Mécanique 2 · Tutoriel

masse volumique densite gaz

La mécanique à maîtriser avant de passer aux exercices.

On ne pèse pas toujours : souvent on mesure un volume. Ce thème installe les ponts entre masse et volume, pour les liquides (masse volumique, densité) comme pour les gaz (volume molaire).

À retenirmasse volumique ρ\rho

La masse volumique ρ\rho est la masse d'une unité de volume :

ρ=mVm=ρV.\boxed{\,\rho = \dfrac{m}{V}\,}\qquad\Longleftrightarrow\qquad m = \rho\,V.

Unités usuelles : g/mL\mathrm{g}/\mathrm{mL} == g/cm3\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}. Astuce : « ρ=x g/mL\rho = x\ \mathrm{g}/\mathrm{mL} » signifie que 1 mL1\,\mathrm{mL} pèse x gx\ \mathrm{g}, donc que 1 L1\,\mathrm{L} pèse 1000 x g1000\,x\ \mathrm{g}. On part presque toujours « d'un litre ».

À retenirdensité dd

La densité dd est le rapport de la masse volumique du corps à celle de l'eau (ρeau=1 g/mL\rho_{\text{eau}} = 1\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}) :

d=ρcorpsρeau(sans uniteˊ).d = \dfrac{\rho_{\text{corps}}}{\rho_{\text{eau}}}\quad(\text{sans unité}).

Comme ρeau=1 g/mL\rho_{\text{eau}} = 1\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}, la densité a la même valeur que ρ\rho exprimée en g/mL\mathrm{g}/\mathrm{mL} : d=0,8ρ=0.8 g/mLd = 0{,}8 \Leftrightarrow \rho = 0.8\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}.

Méthodele cas des gaz : le volume molaire VmV_m

À température et pression fixées, une mole de n'importe quel gaz parfait occupe le même volume VmV_m :

V=n×Vmn=VVm.\boxed{\,V = n\times V_m\,}\qquad\Longleftrightarrow\qquad n = \dfrac{V}{V_m}.

Aux CNTP (0 C0\,{}^{\circ}\mathrm{C}, 11 atm) : Vm=22.4 L/molV_m = 22.4\,\mathrm{L}/\mathrm{mol} ; dans les conditions standard (25 C25\,{}^{\circ}\mathrm{C}) : Vm24.4 L/molV_m \approx 24.4\,\mathrm{L}/\mathrm{mol}.

Exempledu volume à la masse d'un gaz

Masse de 5.6 L5.6\,\mathrm{L} de COX2\ce{CO2} aux CNTP (M=44 g/molM=44\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}) : n=5,622,4=0.25 moln = \dfrac{5{,}6}{22{,}4} = 0.25\,\mathrm{mol}, puis m=0,25×44=11 gm = 0{,}25\times 44 = 11\,\mathrm{g}.

Piègedeux confusions à éviter
  • 22.4 L/mol22.4\,\mathrm{L}/\mathrm{mol} n'est valable qu'aux CNTP (0 C0\,{}^{\circ}\mathrm{C}) : à 25 C25\,{}^{\circ}\mathrm{C} une mole occupe 24.4 L\approx24.4\,\mathrm{L}.
  • ρ\rho (masse totale de solution par volume) \neq concentration massique CmC_m (masse du seul soluté par volume).
Ensuite, 3 niveaux d'exercices :
FacileMoyenDifficile
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