Notions de masse volumique & densité
Notion de masse volumique
Définition : Masse volumique
Remarque : Unité de la masse volumique
Elle a pour équation aux dimensions M L-3 et est généralement exprimée en kg m-3.
Exemple : Ordres de grandeur de la masse volumique
La masse volumique des liquides est de l'ordre de 103 kg m-3 alors que celle des gaz est de l'ordre de 1 kg m-3.
Retenons que dans les conditions ordinaires, la masse volumique est la suivante :
eau (4°C, 1 atm) | 1000 kg m-3 |
mercure | 13 546 kg m-3 |
air (20°C, 1 bar) | 1,3 kg m-3 |
Notion fondamentale : Fluide incompressible
Les liquides sont pratiquement incompressibles (masse volumique indépendante de la pression \(P\)[4]) et peu dilatables (masse volumique peu dépendante de la température \(T\)[5]) ;
alors que les gaz sont compressibles et dilatables : \(\rho = f(P,T)\).
Dans le cadre de ce module, on s'intéressera essentiellement aux fluides incompressibles, par conséquent aux liquides.
Notion de densité
Définition : Densité
La densité \(d\)[6] est le rapport entre la masse volumique du fluide étudié et celle d'un corps de référence.
Ce corps de référence peut être :
l'eau dans le cas où le fluide étudié est un liquide ;
l'air si le fluide étudié est un gaz (\(\rho_{air} = \)1,205 kg m-3 à 20°C sous 1 atm ; \(\rho_{air} = \)1,293 kg m-3 à 0°C sous 1 atm).
Remarque : Unité de la densité
Compte tenu de sa définition, la densité est évidemment une grandeur sans dimension.
Notion fondamentale : Cas des gaz parfaits
Dans le cas d'un gaz parfait, l'utilisation de la densité est très pratique, car la densité d'un gaz parfait n'est autre que le rapport des masses molaires de ce gaz et de l'air.