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Qu'est-ce que la densité d'un fluide et comment la convertir en masse volumique ?
La densité est un nombre sans unité : le rapport entre la masse volumique d'un corps et celle d'un corps de référence. Pour les liquides et les solides, la référence est l'eau (1 000 kg/m³ à 4 °C) ; pour les gaz, c'est l'air pris dans les mêmes conditions de pression et de température. Pour passer de la densité à la masse volumique d'un liquide, on multiplie par 1 000 : un pétrole de densité 0,8 a une masse volumique de 800 kg/m³. La masse volumique varie avec la température, la densité aussi.
Formule de la densité
- d : densité (densité relative), sans unité
- ρ : masse volumique du corps, en kg/m³ (1 g/cm³ = 1 000 kg/m³)
- ρréférence : 1 000 kg/m³ (eau à 4 °C) pour les liquides et les solides ; masse volumique de l'air aux mêmes conditions pour les gaz (1,204 kg/m³ à 20 °C et 1 013 mbar, 1,293 kg/m³ à 0 °C)
- Pour un gaz parfait, la densité par rapport à l'air vaut aussi le rapport des masses molaires : d = M / 28,96
Densité et masse volumique de fluides courants
| Fluide | Masse volumique ρ (kg/m³) | Densité d |
|---|---|---|
| Eau douce | 998 | 0,998 |
| Eau de mer | 1 025 | 1,025 |
| Essence | 750 | 0,75 |
| Gazole | 840 | 0,84 |
| Éthanol | 789 | 0,79 |
| Huile minérale | 880 | 0,88 |
| Glycérine | 1 260 | 1,26 |
| Mercure | 13 546 | 13,55 |
| Air | 1,204 | 1 (référence des gaz) |
| Méthane | 0,668 | 0,55 |
| Dioxyde de carbone CO₂ | 1,842 | 1,53 |
| Hydrogène | 0,084 | 0,07 |
Explications détaillées et calcul dans Mecaflux
La densité du fluide est constamment présentes dans les équations de la mécanique des fluides.
La densité d'une matière liquide est le rapport de la masse volumique de cette matière sur la masse volumique de l'eau. (pour un gaz on prendra le rapport avec la masse volumique de l'air). Ce qui nous donne un nombre sans dimensions, sans unité, qui est la densité de cette matière
Exemple: La masse volumique de l'eau est 1000 Kg/m3
la masse volumique du pétrole est 800 Kg/m3
Densité du pétrole=800/1000= 0.8
Densité de l'eau=1000/1000= 1
Avec Mecaflux standard
La densité des fluides liquides ou gaz est donnée dans l' éditeur de fluides
L'éditeur de fluide donne la masse volumique du fluide sélectionné en fonction de sa température mais aussi sa viscosité et sa pression de vapeur saturante.
une liste de 120 fluides liquides et gaz avec leur densité et viscosité permet de choisir et selectionner rapidement le fluide dont on desire etudier les pertes de charges dans les conduites.
Questions fréquentes
Quelle différence entre densité et masse volumique ?
La masse volumique est une grandeur physique avec une unité (kg/m³, g/cm³, kg/L) : la masse d'un mètre cube de matière. La densité est le rapport de cette masse volumique à celle de l'eau (ou de l'air pour un gaz) ; elle n'a pas d'unité. Pour les liquides, la densité et la masse volumique en kg/L ont la même valeur numérique : 0,84 pour le gazole, soit 840 kg/m³.
Quelle est la densité de l'eau ?
Elle vaut 1 par définition à 4 °C, température où la masse volumique de l'eau est maximale (999,97 kg/m³). À 20 °C l'eau pèse 998 kg/m³ (densité 0,998), à 60 °C 983 kg/m³ et à 100 °C 958 kg/m³. L'eau de mer, plus salée, a une densité de 1,025 environ.
Comment calculer la densité d'un gaz par rapport à l'air ?
Pour un gaz parfait, c'est le rapport des masses molaires : d = M / 28,96 g/mol. Le CO₂ (44 g/mol) a une densité de 1,52 et s'accumule au sol ; le méthane (16 g/mol) a une densité de 0,55 et monte ; l'hydrogène (2 g/mol) 0,07. La masse volumique du gaz dépend ensuite de la pression et de la température (voir les normaux mètres cubes).
Comment obtenir la masse volumique exacte de mon fluide pour mon calcul ?
Dans Mecaflux Standard, l'éditeur de fluides donne la masse volumique, la viscosité et la pression de vapeur de 120 liquides et gaz à la température de votre installation, et vous pouvez y ajouter votre propre fluide à partir de sa fiche technique. Pour un fluide particulier (boue, mélange, produit chimique), Mecaflux réalise l'étude de votre projet avec les bonnes propriétés et vous remet la note de calcul, ou vous propose une formation sur le logiciel appliquée à votre propre cas.