La densité (D) est une quantité définie comme masse (m) par unité de volume (v): D = m ÷ v. Puisque ces trois quantités sont liées, vous pouvez en trouver une eux si vous connaissez les deux autres. Ceci est plus utile qu'il n'y paraît parce que la densité est souvent une quantité connue que vous pouvez rechercher, en supposant que vous connaissez la composition du matériau. Les calculs sont simples pour les objets solides, mais les choses se compliquent pour les liquides dont la densité varie avec la température et pour les gaz dont la densité dépend de la température et de la pression.
Utiliser des unités cohérentes
L'équation reliant la densité, la masse et le volume est simple et vous permet de calculer la densité d'un matériau si vous mesurez sa masse et son volume. Le seul inconvénient est que vous devez faire les mesures dans le même système. Par exemple, si vous mesurez la masse en kilogrammes, vous devriez mesurer le volume en mètres cubes, et si vous mesurez le volume en quarts, vous devriez mesurer la masse en livres. Les trois systèmes que vous utiliserez probablement sont CGS (centimètres, grammes, secondes), MKS, (mètres, kilogrammes, secondes) et British Imperial. Les unités les plus utilisées pour les densités dans ces trois systèmes sont:
Calculs de densité
Exemple: Supposons que vous ayez un bécher plein d'une solution aqueuse mystérieuse. Calculer sa densité et la comparer à celle de l'eau pure peut aider à déterminer sa composition.
Vous calculez le volume de la solution en mesurant les dimensions du bécher et le niveau du liquide et trouvez qu'il est de 355 ml. . Depuis un millilitre est un centimètre cube, vous devriez trouver la masse en grammes. Vous trouvez que c'est 372 gm. La densité est alors de 372 gm 355 ml = 1,05 g /ml. C'est juste un peu plus dense que l'eau pure (1 gm /ml), donc tout ce qui est dissout dans l'eau est à une faible concentration.
Exemple: Vous trouvez une grosse roche avec une forme grossièrement sphérique et vous voulez savoir sa composition. Trouver sa densité peut vous aider à le déterminer.
Calculer le volume de la roche en mesurant son diamètre et en divisant par 2 pour trouver son rayon (r). Le volume d'une sphère est 4 /3πr 3, donc si la roche a un rayon de 10 pouces, son volume est de 418,67 pouces cubes. Convertir en pieds cubes en multipliant par 0,00057. Le résultat est de 0,239 pieds cubes. Si la roche pèse 40 livres, sa densité est de 40 lb /0,239 ft 3 = 167. 36 lb /ft 3. Ceci est très proche de la densité du granite, donc il y a de bonnes chances que la roche soit en granite solide. Utiliser des tables de densité Si vous avez un objet fait d'un matériau connu, vous pouvez regarder sa densité dans une table. Cette information vous permet de calculer son volume en le pesant. Si vous connaissez déjà son volume, vous pouvez calculer sa masse. Tout ce que vous avez à faire est de réarranger l'équation de densité pour exprimer le paramètre que vous voulez en fonction des deux autres. Exemple: Supposons que vous ayez une statue en or, et que vous voulez trouver son volume. p> D = m ÷ v, donc v = m ÷ D Vous trouvez que la statue pèse 2 kg. Dans un tableau, vous trouverez la densité de l'or à environ 19 300 kg /m 3. En branchant des chiffres, vous trouvez que le volume est de 2 kg ÷ 19 300 kg /m 3 = 0,0001 m 3 ou environ un dixième de litre. Exemple: Combien coûte un millilitre de le mercure pèse? D = m ÷ v, donc m = D ÷ v La densité du mercure est de 13,6 g /ml, donc un volume de 1 ml a une masse de 13,6 grammes.
