Pourquoi et comment calculer la masse volumique ?

Dans quels cas s’intéresse-t-on à la masse volumique ? En quoi le calcul de celle-ci peut intéresser les particuliers, ou les professionnels dans leurs processus industriels ?

Qu’est-ce que la masse volumique ?

La masse volumique est une grandeur physique qui définit la quantité de matière (masse) rencontrée dans un espace (une unité de volume) donné ; c’est-à-dire la masse par unité de volume. Mesurer la masse volumique aide à connaître les niveaux de pureté et de concentration de certains produits comme les matières premières ou les produits finis. Certains secteurs de l’économie ont besoin de la calculer précisément pour assurer et garantir la qualité de leurs produits ou matériaux. Généralement, on la désigne par la lettre grecque rhô notée « ρ » ou la lettre latine « d ».

Quelle différence entre masse volumique et densité ?

Même si les deux notions sont étroitement liées en physique, nous attirons votre attention sur le fait qu’il ne faut pas confondre la masse volumique et la densité. Si la masse volumique permet de rendre la concentration d’une substance, la densité permet d’en rendre le caractère plus ou moins pesant par rapport à un matériau de référence. L’eau est le matériau de référence pour les liquides et les solides, tandis que l’air l’est pour les gaz. Pour calculer la densité d’une substance, vous devez disposer de la masse volumique du matériau et de la masse volumique du matériau de référence. Ces deux chiffres doivent être exprimés dans la même unité. La densité est indiquée par un simple nombre, sans unité de mesure.

De quoi dépend la masse volumique ?

La masse volumique dépend de plusieurs facteurs qu’il s’agit de prendre en considération au risque de fausser les mesures. Généralement, les masses volumiques sont calculées pour des corps à une température de 20 °C et à une pression atmosphérique normale de 1013 hPa. Vous l’aurez donc compris, si la température et la pression ne sont pas celles de référence, la masse volumique pourra évoluer.

Globalement, la masse volumique peut varier en fonction :

• De la température.
• De la pression atmosphérique.
• De la viscosité.
• Des bulles d’air ou des impuretés.
• Du taux d’humidité : par exemple pour des matériaux comme le bois qui peuvent absorber l’eau.

Remarque : pour des matériaux poreux comme le sable, l’argile… les masses volumiques précisées sont des masses volumiques apparentes.

Pourquoi calculer la masse volumique d’un échantillon ?

Nous avons évoqué précédemment que le calcul de la masse volumique pouvait être utile aux professionnels, notamment dans leurs différents procédés industriels, comme les techniques d’enrobage par exemple. Différents secteurs professionnels utilisent au quotidien la notion de masse volumique. Plus précisément, dans les secteurs de l’industrie minière, de l’industrie chimique et l’agroalimentaire, la masse volumique s’applique pour des solides en particules comme les granulés, les poudres… ou encore pour les solvants, les acides, les bases et toutes sortes de fluides industriels. Dans le secteur des vins et spiritueux, la masse volumique est utilisée pour spécifier le pourcentage d’alcool dans les spiritueux ou pour contrôler la fermentation des vins et bières. Dans l’industrie pharmaceutique, elle est largement utilisée pour les cosmétiques. Enfin, en pétrochimie, la masse volumique est utilisée pour connaître la concentration de la paraffine, des pétroles, des lubrifiants, etc.

La formule de calcul de la masse volumique

Pour calculer la masse volumique (rhô notée « ρ »), vous devez disposer de deux données : la masse (m) et le volume (V). Puis, faire une simple division.

Voici la formule de calcul de la masse volumique :

ρ = m / V

Les unités de mesure de la masse peuvent être le gramme (g), le kilogramme (kg), etc. Celles du volume seront par exemple le cm³, le m³, le ml, etc.

Quelle unité pour mesurer la masse volumique ?

L’unité utilisée pour indiquer la masse volumique dépend de l’état du matériau. C’est-à-dire que l’unité ne sera pas la même si l’on travaille avec une substance liquide, solide ou gazeuse. Voici les unités de mesure à adopter selon l’état :

• Pour un liquide : la masse volumique est exprimée en grammes par millilitre (g/ml).
• Pour un solide : la masse volumique est calculée en grammes par centimètre cube (g/cm³).
• Pour un gaz : la masse volumique est mesurée en grammes par millilitre (g/ml) ou en grammes par centimètre cube (g/cm³).