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Qu'est-ce que la masse volumique ?
La masse volumique ρ (rhô) d'un fluide est le rapport de sa masse à son volume, en kilogrammes par mètre cube (kg/m³). L'eau vaut environ 1 000 kg/m³, l'air 1,2 kg/m³ dans les conditions ambiantes. La densité est le rapport, sans unité, de la masse volumique d'une matière à celle de l'eau (ou de l'air pour les gaz). La masse volumique des liquides varie peu avec la température et presque pas avec la pression ; celle des gaz est proportionnelle à la pression absolue et inversement proportionnelle à la température absolue.
Formules de la masse volumique et de la densité
Masse volumique d'un gaz parfait à la pression absolue P et à la température absolue T :
- ρ : masse volumique, en kg/m³ (1 kg/m³ = 1 g/L = 0,001 kg/L)
- m : masse, en kg ; V : volume, en m³
- d : densité, sans unité ; ρeau = 1 000 kg/m³ à 4 °C
- P : pression absolue, en Pa ; T : température absolue, en K (°C + 273,15)
- M : masse molaire du gaz, en kg/mol (air : 0,029 ; CO₂ : 0,044 ; méthane : 0,016)
- R : constante des gaz parfaits = 8,314 J/(mol·K)
Masse volumique des fluides courants
| Fluide | Masse volumique (kg/m³) | Densité |
|---|---|---|
| Eau douce (4 °C / 20 °C / 80 °C) | 1 000 / 998 / 972 | 1,000 / 0,998 / 0,972 |
| Eau de mer | 1 025 | 1,025 |
| Huile minérale, gazole | 850 à 920 / 830 à 850 | 0,85 à 0,92 / 0,83 à 0,85 |
| Essence | 720 à 760 | 0,72 à 0,76 |
| Éthylène glycol pur | 1 113 | 1,113 |
| Mercure | 13 546 | 13,55 |
| Air (0 °C / 20 °C) | 1,293 / 1,204 | 1 (référence des gaz) |
| Vapeur d'eau à 100 °C, méthane, CO₂ | 0,598 / 0,668 / 1,84 | 0,50 / 0,55 / 1,53 (par rapport à l'air à 20 °C) |
Explications détaillées et calcul dans Mecaflux
La masse volumique d'un fluide est le rapport de la masse par son volume l'unité utilisé est le Kg/m3
La masse volumique du fluide est constamment présentes dans les équations de la mécanique des fluides.
Précisons que la densité d'une matière est le rapport de la masse volumique de cette matière sur la masse volumique de l'eau .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 masse volumique des fluides liquides ou gaz est donnée dans le convertisseur
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre masse volumique et densité ?
La masse volumique a une unité (kg/m³) ; la densité est le rapport sans unité de la masse volumique de la matière à celle de l'eau pour les liquides et solides, ou de l'air pour les gaz. Le pétrole à 800 kg/m³ a une densité de 0,8 ; le CO₂ à 1,84 kg/m³ a une densité de 1,53 par rapport à l'air.
Comment la masse volumique d'un gaz varie-t-elle avec la pression et la température ?
Proportionnellement à la pression absolue et inversement à la température absolue : ρ = P M / (R T). L'air à 20 °C passe de 1,204 kg/m³ à la pression atmosphérique à 8,3 kg/m³ sous 6 bar relatifs (7 bar absolus), et à 0,95 kg/m³ à 100 °C sous pression atmosphérique.
Pourquoi la masse volumique intervient-elle dans les pertes de charge ?
Parce que la perte de charge en pascals est proportionnelle à la pression dynamique ρ V²/2 : à vitesse égale, l'eau génère 800 fois plus de perte de charge que l'air. En hauteur de fluide, en revanche, la masse volumique disparaît : ΔH = ΔP / (ρ g).
Comment obtenir la masse volumique exacte de mon fluide pour mon calcul ?
La base de 120 fluides de Mecaflux Standard donne la masse volumique et la viscosité à la température de votre installation, le convertisseur calcule celle d'un gaz à toute pression et température, et vous pouvez ajouter votre propre fluide à partir de sa fiche technique. Pour un fluide particulier (boue, saumure, mélange, produit chimique), Mecaflux réalise l'étude de votre projet avec les bonnes propriétés, ou vous propose une formation sur le logiciel appliquée à votre propre installation.