La Densité relative est la relation sans dimension qui existe entre la densité d'une substance et une substance de référence, qui est généralement de l'eau à 4 ° C (39,2 ° F) pour les liquides et les solides, tandis que l'air sec est utilisé pour les gaz.
Dans certains textes, il est également appelé gravité spécifique (traduction littérale de gravité spécifique en anglais), mais c'est le même concept. Les deux densités doivent être dans le même système d'unités et avoir été mesurées dans les mêmes conditions de pression et de température.
La densité relative est calculée mathématiquement comme suit:
Densité relative = densité du matériau / densité de l'eau
Bien que la densité de toute substance dépende des conditions de pression et de température dans lesquelles elle est mesurée, en particulier lorsqu'il s'agit de gaz, la densité relative est un concept très utile pour caractériser rapidement divers matériaux..
Ceci est rapidement apprécié, car la densité de l'eau est d'environ 1 gramme pour chaque centimètre cube: 1 g / cc ou 1000 kg / m3, à pression atmosphérique et dans une bonne plage de température (de 0 à 15 ° C).
En donnant la densité relative d'une substance, on sait immédiatement à quel point elle est légère ou lourde par rapport à l'eau, la substance universelle.
De plus, la densité relative est une valeur facile à retenir car elle est mesurée avec des nombres petits et faciles à manipuler, comme on le verra dans la section suivante, dans laquelle les valeurs des densités relatives pour certaines substances connues sont mentionné..
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La densité relative de l'eau est évidemment de 1, car comme dit au début, c'est l'étalon de référence pour les liquides et les solides. Les liquides tels que le café, le lait ou les boissons gazeuses ont des densités relatives très proches de celle de l'eau.
Quant aux huiles, il n'y a pas de valeur de densité relative unique applicable à tous, car elle dépend de leur origine, de leur composition et de leur traitement. La plupart des densités relatives des huiles sont comprises entre 0,7 et 0,95.
Les gaz sont beaucoup plus légers, donc dans de nombreuses applications, la référence qui est prise est la densité de l'air, de telle sorte que la densité relative indique à quel point un gaz est léger ou lourd par rapport à l'air. Par rapport à l'eau, la densité relative de l'air est de 0,0013.
Regardons quelques valeurs de densité relative pour les substances et matériaux connus.
- Corps humain: 1,07.
- Mercure: 13,6.
- Glycérine: 1,26.
- Essence: 0,68.
- Eau de mer: 1025.
- Acier: 7,8.
- Bois: 0,5.
- Glace: 0,92.
La valeur de densité relative fournit des informations immédiates sur le fait qu'une substance ou un matériau flotte dans l'eau ou coule..
Compte tenu de cela, une couche d'huile sera au-dessus d'une couche d'eau, car presque toutes les huiles ont une densité relative inférieure à ce liquide. Un cube de bois dans l'eau peut en avoir une partie à l'extérieur, de la même manière que la glace.
La densité absolue est le quotient entre la masse d'une substance et le volume qu'elle occupe. Comme le volume dépend à son tour de la température (lors du chauffage, la plupart des substances se dilatent) et de la pression, la densité dépend à son tour de ces deux grandeurs. Mathématiquement, nous avons:
Où ρ est la densité, dont les unités dans le système international sont Kg / m3, m est la masse et V est le volume.
En raison de la relation entre le volume et la température et la pression, les valeurs de densité absolue qui apparaissent dans les tableaux sont généralement spécifiées à la pression atmosphérique et dans certaines plages de température..
Ainsi, dans des conditions normales pour les gaz: 1 atmosphère de pression et 0 ° C de température, la densité de l'air est fixée à 1293 Kg / m3.
Malgré le fait que sa valeur subit ces variations, c'est une quantité très appropriée pour déterminer le comportement des substances, en particulier dans des milieux considérés comme continus..
La différence avec la densité relative est que la densité absolue a des dimensions, auquel cas ses valeurs dépendent du système d'unités sélectionné. De cette manière, la densité de l'eau à une température de 4 ° C est:
ρL'eau = 1 g / cm3 = 1000 kg / m3 = 1,94 limace / pied3
Trouvez le volume occupé par 16 grammes d'huile dont la densité est de 0,8.
On trouve d'abord la densité absolue ρhuile de l'huile. Dénotant comme sg sa densité relative est:
ρhuile = 0,8 x Densité de l'eau
Pour la densité de l'eau, la valeur donnée dans la section précédente sera utilisée. Lorsque la densité relative est connue, la densité absolue est immédiatement récupérée en multipliant cette valeur par la densité de l'eau. A) Oui:
Densité du matériau = densité relative x densité de l'eau (dans des conditions normales).
Par conséquent, pour l'huile de cet exemple:
ρhuile = 0,8 x 1 g / cm3= 0,8 g / cm3
Puisque la densité est le quotient entre la masse m et le volume V, ce sera comme suit:
V = m / ρ = 16 g / 0,8 g / cm3= 20 cm3
Une roche a une densité de 2,32 et un volume de 1,42 x 10 -4 m3. Trouvez le poids de la roche en unités du système international et dans le système technique.
La valeur de la densité de l'eau sera utilisée comme 1000 Kg / m3:
ρrocheux = 2,32 x 1 000 kg / m3= 2,32 x 103 Kilogrammes / m3
La pâte m de la roche est en kilogrammes:
m = rrocheux . V = 2,32 x 103 Kilogrammes / m3. 1,42 x 10 -4 m3 = 0,33 kg.
Le poids en unités du système technique est de 0,33 kilogramme-force. S'il est préféré dans le système international, alors l'unité est Newton, pour lequel la masse est multipliée par la valeur de g, l'accélération de la pesanteur.
P = m. g = 0,33 kg. 9,8 m / sdeux = 3,23 N.
Un pycnomètre est un récipient avec lequel la densité relative d'une substance à une certaine température peut être déterminée.
Pour déterminer la densité d'un liquide inconnu dans le laboratoire, cette procédure a été suivie:
- Le pycnomètre vide a été pesé et la lecture était de 26,038 g
- Ensuite, le pycnomètre a été rempli d'eau à 20 ° C (densité de l'eau 0,99823 g / cc) et pesé, obtenant une valeur de 35,966 g.
- Enfin, le pycnomètre rempli du liquide inconnu a été pesé et la lecture obtenue était de 37 791 g..
Il est demandé de déduire une expression pour calculer la densité du liquide et l'appliquer avec les données obtenues.
La masse de l'eau et du fluide est déterminée en soustrayant la lecture du pycnomètre plein du pycnomètre vide:
Masse H2O = 35 966 g - 26 038 g = 9 928 g; Masse fluide = 37 791 g - 26038 g = 11 753 g
Enfin, il est remplacé dans l'expression qui a été déduite:
ρfluide = (11 753 g / 9 928 g). 0,99823 g / cm3 = 1,182 g / cm3.
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