Le volume est la quantité d'espace qu'une substance occupe en trois dimensions, que cette quantité soit mesurée en centimètres cubes, en verges cubes ou en une autre unité de volume. La substance peut être solide, liquide ou gazeuse. Le poids ou la masse ne joue aucun rôle dans la prise en compte du volume. Si l'on veut connaître la densité d'une substance qui occupe un volume, alors il faut introduire la masse.

L'équation

La relation mathématique entre densité et volume est simple.

L'équation mathématique est D = M /V. La densité est égale à la masse, soit en grammes, livres ou autre unité, divisée par le volume que la masse occupe. Si un morceau de métal pèse 25 g et qu'il a un volume de 5 cm cubes, sa densité est de 25 g /5 cm cubes = 5 g par centimètre cube.

Loi sur les gaz parfaits

La loi des gaz parfaits illustre comment, si une équation contient du volume, le terme densité pourrait la remplacer pour avoir un bon effet. Cette loi de gaz lit habituellement PV = nRT, où P est la pression, n est le nombre de moles de gaz considéré, R est la constante de gaz idéale, et T est la température. Maintenant le nombre de moles est lié à la masse ou au poids et peut être écrit n = m /MW, où m est la masse de gaz, et M est son poids moléculaire. L'équation du gaz idéal peut alors être écrite PV = (m /M) RT.

Convertir le volume en densité

En divisant les deux côtés de l'équation par le volume, V, on trouve alors P = (m /MV) RT. En combinant l'équation 1 avec l'équation 4, on obtient P = (D /M) RT.

Nous avons effectivement éliminé le volume de l'équation en la remplaçant par la densité. Nous avons converti le volume en densité. Cette forme de la loi des gaz parfaits peut commodément être utilisée si vous connaissez la masse de gaz présente, plutôt que son volume. Bien sûr, vous pouvez revenir au volume en inversant simplement le processus.

Unités raisonnables

Lors de la conversion du volume en densité, il est raisonnable d'utiliser des unités couramment utilisées et proportionnellement raisonnables. Par exemple, bien qu'il soit possible de le faire, personne ne rapporte habituellement la densité en grammes par mètre cube ou en livres par centimètre cube. Les unités plus standard sont les grammes par centimètre cube et les livres par mètre cube. C'est parce qu'un petit volume de matériel pèse généralement peu, et si peu d'unités de poids seraient employées en utilisant de plus petits volumes. Les masses plus grandes appellent des volumes plus importants.

Systèmes de mesure cohérents

Enfin, les unités métriques de masse doivent être utilisées avec des unités métriques de volume, plutôt qu'avec les unités anglaises standard, et ainsi de suite. L'utilisation de litres pour les appels de volume pour les kilogrammes plutôt que des livres. D'un autre côté, l'utilisation de quarts nécessite l'utilisation d'onces plutôt que de millilitres dans le cas d'un liquide.