Fiche de révision · Physique-chimie 5eMasse, volume et masse volumique
1er trimestre · chapitre 3 sur 13
La masse volumique relie la masse et le volume d'une substance et sert à l'identifier.
L'essentiel à retenir
- Masse : balance, kg.
- Volume : éprouvette, L ou m³.
- ρ = m / V.
- Eau : 1 g/cm³ = 1 kg/L.
- Objet plein : flotte si ρ(objet) < ρ(liquide).
La leçon
1. Masse et volume, deux grandeurs différentes
La masse indique combien il y a de matière dans un objet : on la mesure avec une balance, en kilogrammes (kg). Le volume mesure la place occupée : on le mesure avec une éprouvette graduée, en litres (L) ou en mètres cubes (m³). Deux objets de même masse peuvent avoir des volumes très différents.
Exemple
1 kg de plumes et 1 kg de plomb ont la même masse, mais les plumes occupent beaucoup plus de place.
2. Mesurer une masse
On pose l'objet sur la balance et on lit la masse. Pour peser un liquide, on tare la balance avec le récipient vide, ou on soustrait la masse du récipient vide. On convertit ensuite si besoin.
1 t = 1 000 kg ; 1 kg = 1 000 g ; 1 g = 1 000 mg
Exemple
Bécher vide : 50 g ; bécher avec l'huile : 142 g. Masse d'huile = 142 − 50 = 92 g.
3. Mesurer le volume d'un solide
Pour un solide de forme quelconque, on le plonge dans une éprouvette contenant de l'eau. Le niveau monte du volume du solide. On rappelle que 1 mL = 1 cm³ et 1 L = 1 dm³ = 1 000 cm³.
V(solide) = V(final) − V(initial)
Exemple
Niveau avant : 50 mL ; avec le caillou : 68 mL. V(caillou) = 68 − 50 = 18 mL = 18 cm³.
4. Calculer une masse volumique et identifier une substance
La masse volumique ρ (rhô) est la masse d'une unité de volume d'une substance : on divise la masse par le volume. C'est une caractéristique de la substance : on compare le résultat à un tableau de valeurs pour l'identifier, avec d'autres propriétés. Valeurs utiles : huile et glace ≈ 0,92 g/cm³, aluminium ≈ 2,7 g/cm³, fer ≈ 7,9 g/cm³.
ρ = m / V
Exemple
Un objet de 54 g et de 20 cm³ : ρ = 54 ÷ 20 = 2,7 g/cm³. Il peut être en aluminium.
5. La masse volumique de l'eau
L'eau liquide a une masse volumique d'environ 1 g/cm³ : 1 L d'eau a une masse d'environ 1 kg. Les unités courantes sont le g/cm³, le g/mL, le kg/L et le kg/m³. La masse volumique de l'air est bien plus faible : environ 1,2 g/L.
1 g/cm³ = 1 kg/L = 1 000 kg/m³
Exemple
1 m³ = 1 000 L d'eau, donc environ 1 000 kg, soit une tonne.
6. Flotter ou couler
Un objet plein flotte sur un liquide si sa masse volumique est plus petite que celle du liquide. Il coule si elle est plus grande. L'huile et la glace flottent sur l'eau, car leur masse volumique est plus faible que celle de l'eau.
Exemple
Une bille de fer (7,9 g/cm³) coule dans l'eau (1 g/cm³) ; un glaçon (0,92 g/cm³) flotte.
La méthode
Comment trouver la masse volumique d'un objet
- Mesure sa masse m avec la balance, en g.
- Mesure son volume V par déplacement d'eau, en mL, c'est-à-dire en cm³.
- Calcule ρ = m ÷ V et écris l'unité : g/cm³.
- Compare au tableau de valeurs pour proposer une substance, ou à 1 g/cm³ pour savoir s'il flotte sur l'eau.
Pièges à éviter
- On divise la masse par le volume, pas l'inverse : ρ = m ÷ V.
- Ne mélange pas les unités : des g divisés par des cm³ donnent des g/cm³ ; convertis avant de calculer.
- La règle « flotte si ρ plus petite » vaut pour un objet plein : un bateau en acier flotte parce qu'il est creux et rempli d'air.
Vocabulaire
- Masse
- Grandeur qui indique combien il y a de matière dans un objet ; elle se mesure en kilogrammes.
- Volume
- Place occupée par un objet, en m³ ou en litres.
- Masse volumique
- Masse d'une unité de volume d'une substance.
- Tarer
- Remettre la balance à zéro avec le récipient posé dessus.
- ρ (rhô)
- Lettre grecque qui désigne la masse volumique.
Teste-toi
3 questions pour vérifier, corrigées tout de suite.
Flashcards
Essaie de répondre avant d'ouvrir la carte.
Avec quel instrument mesure-t-on une masse ?
Avec une balance ; l'unité légale est le kilogramme (kg).
Comment mesurer le volume d'un caillou ?
On le plonge dans une éprouvette d'eau : V = V(final) − V(initial).
Qu'est-ce que la masse volumique ?
La masse d'une unité de volume d'une substance : ρ = m / V.
La suite dans Réviz
4 autres questions, 4 autres flashcards, la carte mentale du chapitre, et ce qui coince qui revient au bon moment jusqu'au contrôle.
Ce que le programme attend
- Distinguer masse et volume et choisir l'instrument de mesure adapté
- Mesurer une masse avec une balance et convertir les unités de masse
- Mesurer le volume d'un solide par déplacement d'eau
- Définir la masse volumique et la calculer avec ρ = m / V
- Connaître la masse volumique de l'eau (1 g/cm³ = 1 kg/L)
- Prévoir si un objet flotte ou coule en comparant des masses volumiques
- Identifier une substance à partir de sa masse volumique
Référence : Physique-chimie cycle 4, partie habituellement traitée en 5e (BO spécial n°11 du 26/11/2015, ajusté BO n°31 du 30/07/2020). Une erreur dans cette fiche ? Signale-la, elle sera corrigée.