La masse volumique

Nous avons tous été témoins des ravages provoqués par le déversement accidentel du chargement d’un pétrolier. Si le pétrole ne flottait pas a la surface de l’eau, le nettoyage se révèlerait beaucoup plus difficile.

Pourquoi le pétrole flotte-t-il ? :

C’est parce que le pétrole est plus léger que l’eau. Avant de pouvoir comparer les fluides au moyen des adjectifs « léger » ou « épais », nous devons au préalable prendre en compte un volume égal de chaque liquide. Dans ce cas, un litre de pétrole est plus léger (masse inferieure) qu’un litre d’eau. Lorsque nous établissons une comparaison entre les masses de substances différentes du même volume, ce que nous comparons est leur masse volumique.

Conclusion : Le pétrole flotte a la surface de l’eau parce que sa masse volumique est inferieure a celle de l’eau.

Masse volumique:
Fluides
G/cm3 (g/ml)
Kg/m3
hydrogène
0,000 089
0,089
hélium
0, 000 179
0,179
air
0,001 29
1,29
oxygène
0,001 43
1,43
dioxyde de carbone
0,001 98
1,98
essence
0,69

Isopropanol (alcool à friction)
0,79

huile végétale
0, 92

eau distillée
1,00

eau de mer
1,03

glycérol
1,26

mercure (le métal)
13,55

Solides


bois (balsa)
0,12

bois (pin)
0,5

bois (bouleau)
0,66

glace
0,92

sucre
1,59

sel
2,16

aluminium
2,7

pierre à chaux
3,2

fer
7,87

nickel
8,90

argent
10,5

Plomb
11,34

or
19,32

L’effet de la température sur la viscosité et la masse volumique :
As tu déjà essayé de verser de la mélasse dehors au mois de Janvier?

Tu constaterais le ralentissement de l’écoulement lors d’une baisse de température. Su un fluide refroidit, le mouvement de ses particules ralentit et celles-ci se rapprochent les unes et les autres. Le fluide se comprime et sont volume baisse. Sa masse volumique s’accroit alors.
Rappelle-toi la formule D=M/V. M (masse) est invariable et V (volume) diminue, de sorte que M/V augmente.
En effet, le sasses températures accroissent donc la viscosité car le flux des particules devient difficile. Comme tu t’en doutes, une hausse de la température produit l’effet contraire. Lorsqu’un fluide est chauffé, sa masse volumique décroit et l’écoulement accélère.
Température de l’eau pure
Masse volumique (g/cm3)
100°C
0,958
20°C
0.998
4°C
1,000
0°C
0,92

Ce tableau illustre ce phénomène. Tu sais déjà sans doute que lorsque tu plonges dans un lac la couche supérieure de l’eau est plus chaude que les couches inférieures. Au cours de l’été, l’eau chaude monte à la surface parce qu’elle est moins dense. Toutefois, lorsque la température descend de 4°C, la masse volumique de l’eau diminue de nouveau.

Question : Pourquoi la glace flotte sur la surface de l’eau liquide?

Réponse : Car la masse volumique de la glace (0°C) est inferieur a celle de l’eau liquide (4°C).

-Cette propriété unique empêche les lacs de geler totalement en hiver. L’eau qui refroidit descend vers le fond. La température à la partie la plus profonde du lac atteindra (4°C). Elle restyle liquide. La vie aquatique peut ainsi survivre. La couche de glace qui recouvre la surface de l’eau joue le rôle d’isolant.
Comparaison de masses volumiques :

Plus un liquide est chauffe, plus rapide est le deplacement de ses particules. Il n'y a plus de force d'attraction. Les particules peuvent donc bouger dans toutes les directions. La masse volumique s'abaisse. A la fin, les particules s'echappent du liquide et un forment un gaz.
Question: Quelle propotion d'un iceberg est immerge?
Reponse: Environ 90% d'un iceberg se trouve sous la surface de l'eau. La partie visible des icebergs ne representant que 10%, ceux-ci constituent un grand danger pour la navigation maritime. Si tu ajoutes un cube de glace dans un verre d'eau, le cube flotte a la surface est une partie est immerge.
Tu peux calculer le proportion d'un iceberg qui est immergee en etablissant une comparaison entre la masse volumique de la glace et celle de l'eau salee comme suit:

masse volumique de la glace 0.92
_ x 100 = __ x 100 = 89%
masse volumique de l'eau salee 1.03

Histoire du masse volumique:

Environ 250 ans avant Jésus-Christ le roi de Syracuse, une ville située en Sicile, soupçonne l’orfèvre de garder par-devers lui une partie de l’or destiné à la couronne royale, et de lui substituer un vil métal. Le roi demande à Archimède, un mathématicien grec, de déterminer si la couronne est fabriquée d’or pur.

Voici la solution trouvée par Archimède. Il découvre que la couronne emble plus légère dans l’eau qu’un lingot d’or de masse identique. Cela signifie que la couronne subit une plus grande poussée. Archimède comprend alors que la couronne déplace une quantité plus élevée d’eau que le lingot d’or.

Puisque le volume de chaque objet est égal au volume d’eau qu’il déplace, Archimède en déduit que le volume de la couronne est supérieur au volume du lingot. Par conséquent, la masse volumique de la couronne est inférieure. Elle n’est donc pas composée d’or pur.

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Definitions:

- Le principe d’Archimède : La poussée sur un objet plongé dans un fluide est égale au poids du fluide qu’il déplace.

- Poussée positive : Si la poussée exercée sur un objet immergé est supérieure à la pesanteur (poids du corps) qui l’attire vers le bas, l’objet surnagera.
  1. ^ http://etc.usf.edu/clipart/36300/36369/displace_h2o_36369.htm