La masse volumique de l'eau et d'autres liquides
Lourd ou léger ? Ça dépend du volume !
Pourquoi un petit caillou coule-t-il dans l'eau alors qu'un gros morceau de bois flotte ? C'est une question de masse volumique ! Cette grandeur nous dit si une substance est "lourde" ou "légère" pour un certain volume. Chaque substance a sa propre masse volumique, comme une carte d'identité. Pour les liquides, cela explique pourquoi certains flottent sur d'autres.
Expérience en laboratoire
| Liquide | Volume (en mL) | Masse (en g) |
|---|---|---|
| A | 50 mL | 50 g |
| B | 50 mL | 40 g |
| C | 50 mL | 65 g |
On rappelle que pour l'eau, 1 mL a une masse de 1 g. Donc, la masse volumique de l'eau est de 1 g/mL.
La formule de la masse volumique (représentée par la lettre grecque \(\rho\), "rho") est :
Questions à traiter
- Calcule la masse volumique de chaque liquide (A, B et C) en grammes par millilitre (g/mL).
- En comparant la masse volumique du liquide A à celle de l'eau, quel est probablement ce liquide ?
- Si on verse doucement le liquide B et le liquide C dans un même bécher sans les mélanger, lequel des deux flottera sur l'autre ? Justifie ta réponse en utilisant leurs masses volumiques.
- Si on versait maintenant le liquide A dans le même bécher, où se placerait-il par rapport aux liquides B et C ? Fais un dessin simple pour représenter les trois liquides dans le bécher.
Simulation : Flotte ou Coule ?
Verse les liquides dans l'eau et observe !
L'huile est moins dense que l'eau. Le sirop est plus dense que l'eau.
Correction : La masse volumique de l'eau et d'autres liquides
Question 1 : Calcul des masses volumiques
Principe :
On applique la formule \(\rho = m/V\) pour chaque liquide en utilisant les valeurs du tableau.
Calculs :
Pour le liquide A :
Pour le liquide B :
Pour le liquide C :
- Masse volumique de A : 1 g/mL
- Masse volumique de B : 0,8 g/mL
- Masse volumique de C : 1,3 g/mL
Question 2 : Identification du liquide A
Principe :
La masse volumique est une propriété caractéristique d'une substance. On peut comparer la valeur calculée à une valeur de référence connue.
Réponse :
La masse volumique du liquide A est de 1 g/mL. Dans l'énoncé, on rappelle que la masse volumique de l'eau est de 1 g/mL.
On peut donc conclure que le liquide A est très probablement de l'eau.
Quiz Intermédiaire 1 : Si un liquide a une masse volumique de 0,92 g/mL, flottera-t-il sur l'eau ?
Question 3 : Comparaison des liquides B et C
Principe :
Lorsque deux liquides non miscibles sont dans un même récipient, celui qui a la plus petite masse volumique flotte sur celui qui a la plus grande masse volumique.
Analyse :
On compare les masses volumiques des liquides B et C :
\(\rho_B = 0,8 \text{ g/mL}\) et \(\rho_C = 1,3 \text{ g/mL}\).
Comme \(0,8 \text{ g/mL} < 1,3 \text{ g/mL}\), le liquide B est moins dense que le liquide C. Par conséquent, le liquide B flottera sur le liquide C.
Question 4 : Position des trois liquides
Principe :
Les trois liquides, s'ils ne se mélangent pas, vont se superposer en couches selon leur masse volumique, du plus dense en bas au moins dense en haut.
Analyse et Schéma :
Nous avons les trois masses volumiques :
- Liquide B : \(\rho_B = 0,8 \text{ g/mL}\) (le moins dense)
- Liquide A (eau) : \(\rho_A = 1,0 \text{ g/mL}\)
- Liquide C : \(\rho_C = 1,3 \text{ g/mL}\) (le plus dense)
En les versant doucement, ils se placeront dans cet ordre (de bas en haut) : C, puis A, puis B.
Superposition des trois liquides
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
1. Un objet flotte sur l'eau si sa masse volumique est :
2. On a 100 g d'or et 100 g de plumes. Lequel des deux a la plus grande masse volumique ?
3. Quelle est la masse de 250 mL d'eau ?
Glossaire
- Masse
- Quantité de matière d'un objet. Elle se mesure en grammes (g) ou en kilogrammes (kg) avec une balance.
- Volume
- Espace occupé par un objet ou un liquide. Il se mesure en litres (L) ou en millilitres (mL) avec une éprouvette graduée, par exemple.
- Masse Volumique (ρ)
- Masse d'une substance par unité de volume. C'est une caractéristique propre à chaque substance. Elle se calcule en divisant la masse par le volume (\(\rho = m/V\)).
- Densité
- Rapport entre la masse volumique d'une substance et la masse volumique d'un corps de référence (généralement l'eau pour les liquides et les solides). Si un objet est moins dense que l'eau, il flotte.
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