Masse d un litre d eau

Note : On considère ici que l’eau est de l’eau pure.
On appellera solution aqueuse tout liquide résultant d’un mélange d’eau et d’un autre composé.

Le récipient permettant de mesurer avec la plus grande précision un volume de 1 L est une fiole jaugée de 1 L.
On utilise la méthode de mesure de la masse d’un liquide.
On place la fiole sur la balance électronique (doc. 1.) :

Doc. 1. Mesure de la masse de la fiole jaugée vide.

La tare met l’affichage à zéro. La fiole jaugée est ensuite remplie d’eau pure jusqu’à son trait de jauge, puis elle est replacée sur la balance électronique (doc. 2.) :

mise à zéro de l’affichage

fiole jaugée remplie et pesée

Doc. 2. Mesure de la masse de l’eau contenue dans une fiole jaugée de 1 L.

La fiole jaugée est ensuite remplie d’eau pure jusqu’à son trait de jauge, puis elle est replacée sur la balance électronique (doc. 2.).

Résultat : la masse d’un litre d’eau est de 1 kg.  

Chapitre 6 : Masse et volume de l’eau liquide

V La masse d’un litre d’eau

La masse d’un litre d’eau peut être déterminée en utilisant l’une des méthodes qui permet de peser un liquide.
Il faut alors utiliser un récipient capable de contenir un litre d’eau ou utiliser la proportionnalité entre masse et volume.

Pour que le résultat soit le meilleur possible il faut utiliser un récipient dont l’indication de volume soit la plus précise. Les béchers, erlenmeyers et éprouvettes comportent des graduations mais leur précision est inférieure à celle d’un fiole jaugée.
Il existe différent modèles de fiole jaugée: 25, 50, 100, 500 mL et 1L.
Les modèles de 1 L restent cependant assez rares mais on peut mesurer la masse de 500 mL d’eau et multiplier le résultat par 2 pour obtenir la masse de 1 L (1000 mL) d’eau.

Une mesure de la masse d’un litre d’eau conduit au résultat suivant :
La masse d’un litre d’eau pure est de 1 kg

Remarques

• Ce résultat est caractéristique de l’eau pure. Un autre liquide ou un mélange possède une masse différente.
• Ce résultat simple n’est pas du au hasard. Historiquement le kilogramme a été défini comme étant la masse d’un litre d’eau pure.

L’eau liquide à 20 °C a une masse volumique de 1kg/l. Cela signifie qu’un litre d’eau pèse 1 kg. On dit aussi que l’eau à une densité de 1.

Pour qu’un objet plein flotte dans un liquide, il faut que sa densité soit plus petite que celle du liquide. Par exemple le bois, en dehors de l’ébène, a une densité plus faible que l’eau et flotte sur l’eau. 

Alors comment faire pour faire couler un morceau de bois ou un bateau ? Très simple sur le papier : il suffit de faire baisser la densité de l’eau suffisamment pour qu’elle devienne plus petite que celle du bois ou du bateau !

Dans les faits, ce n’est pas si simple que cela, mais un bon moyen d’y arriver est de produire des bulles dans l’eau. En effet, en introduisant des bulles dans le liquide, la masse d’un litre du liquide avec les bulles va diminuer beaucoup, ainsi que sa densité. Le morceau de bois aura alors une densité suffisante pour couler ! 

Et dès que l’on arrête de produire des bulles, l’eau retrouve sa densité initiale et le morceau de bois peut flotter à nouveau !

Mesures linéaires
Volumes
Surfaces
Poids
Quelques poids importants
Conventions
Échelles des dessins

 

Les dimensions et les poids indiqués dans le présent ouvrage sont tous exprimés en unités métriques.

Mesures linéaires

Voici comment convertir les pouces, pieds et yards en mètres:

Multiplier par pour obtenir Pouces 0,0254 Mètres Pieds 0,3048 Mètres Yards 0,9144 Mètres Mètres 39,3701 Pouces Mètres 3,2808 Pieds Mètres 1,0936 Yards

Volumes

L’unité métrique élémentaire de volume est le mètre cube (m³), qui correspond à 1 000 litres.

VOLUMES

Voici comment convertir les gallons en litres et en mètres cubes:

Multiplier par pour obtenir Gallons 4,5460 Litres Gallons 0,0046 Mètres cubes Litres 0,2200 Gallons Litres 0,0010 Mètres cubes

Surfaces

Les surfaces sont habituellement exprimées en unités locales, qui diffèrent d’un pays à l’autre. En ingénierie, l’unité métrique de mesure des surfaces est le mètre carré (m²). Les grandes superficies se mesurent en hectares (ha) et les vastes étendues en kilomètres carrés (km’).

1 hectare = 10000 mètres carrés
1 kilomètre carré = 100 hectares

Voici comment convertir les pieds carrés, yards carrés et acres en mètres carrés:

Multiplier par pour obtenir Pieds carrés 0,0310 Mètres carrés Yards carrés 0,8361 Mètres carrés Acres 4 046,86 Mètres carrés Mètres carrés 1,1960 Yards carrés Hectares 11 960,0 Yards carrés

Poids

Voici comment convertir les onces et les livres en grammes et kilogrammes:

Multiplier par pour obtenir Onces 28,3495 Grammes Onces 0,0283 Kilogrammes Livres 0,4536 Kilogrammes Tonnes 2204,62 Livres Kilogrammes 2,2046 Livres

Quelques poids importants

Il est utile de savoir que:

· 1 litre d’eau douce pèse 1 kg;
· 1 m³ d’eau douce pèse 1 000 kg;
· 1 m³ d’eau de mer pèse 1 020 kg;
· Un volume d’eau douce de 1 000 mm x 1 000 mm x 1 mm (c’est-à-dire 0,001 m³) équivaut à 1 litre et pèse donc 1 kg.
· 1 m³ de ciment en poudre pèse environ 1 800 kg.
· 1 m³ d’agrégat calcaire ordinaire pèse approximativement 2 100 kg. L’agrégat constitué de corail broyé a un poids bien moindre, qui est fonction de la porosité du corail.

Béton. Le poids de 1 m³) de béton à base d’agrégat ordinaire est d’environ 2 300 kg. Le même volume de béton, lorsqu’on emploie du corail comme agrégat, ne peut peser que 1 500 kg.

Par ailleurs, 1 m³ de béton ordinaire immergé dans de l’eau de mer pèse en fait moins de 2 300 kg à cause de la poussée de l’eau de mer. Il faut garder cela en mémoire lorsqu’on décide de mouiller des corps – morts pour faciliter l’amarrage des bateaux. On peut, par exemple, calculer le poids d’un bloc de béton immergé de 400 mm x 400 mm x 300 mm de la façon suivante:

Volume du bloc = 0,4 x 0,4 x 0,3 = 0,048 m³
Poids dans l’air = 0,048 x 2 300 = 110 kg
Poussée dans l’eau = 0,048 x 1 020 = 49 kg
Poids du bloc immergé = 110 – 49 = 61 kg

Par conséquent, même si un corps mort de 110 kg est difficile à manipuler, il n’offre qu’une résistance de 61 kg lorsqu’il est immergé et peut donc se déplacer sur le fond marin par mauvais temps.

Bois. Le poids du bois varie selon les essences. Voici quelques exemples:

· Opepe: environ 750 kg/m³
· Teck: environ 640 kg/m³
· Eucalyptus résineux: environ 1 120 kg m³
· Greenheart: environ 1 040 kg/m³
· Louro rouge: environ 640 kg/m³
· Gommier bleu: environ 830 kg/m³

Comme ces poids l’indiquent, le greenheart (ou ébène vert) et le gommier (ou eucalyptus résineux) sont plus lourds que l’eau de mer et donc ne flottent pas.

Métaux. Selon le métal considéré, une plaque de 1 m² x 1 mm d’épaisseur (c’est-à-dire 0,001 m³ de volume) a le poids suivant:

Aluminium: 2,56 kg Zinc: 7,20 kg Acier: 7,80 kg Laiton: 8,55 kg Cuivre: 8,90 kg Plomb: 11,37 kg

 

Conventions

Le génie civil, comme les autres branches du génie, respectent un ordre de présentation, des conventions et des symboles préétablis qui permettent de déchiffrer et de comprendre facilement les plans et les dessins.

Dimensions. Sur les dessins, les dimensions inférieures à 10 m sont généralement exprimées en millimètres, alors que les dimensions supérieures à 10 m sont souvent exprimées directement en mètres. Les diamètres sont d’ordinaire exprimés en millimètres; un tuyau de 100 mm de diamètre est noté «Ø 100».

Niveaux. Les hauteurs au-dessus et au-dessous du niveau de la mer sont généralement exprimées en mètres, avec deux décimales au plus. Par exemple, un quai qui se trouve à 1,5 m au-dessus du niveau de la mer a un niveau de + 1,50 m. De la même façon, une sonde de 2 m se note sous la forme – 2,00 m.

Lorsque les marées ont une certaine amplitude, tous les niveaux doivent être rapportés au zéro des cartes ou au niveau de basse mer de vive-eau (voir figure 22).

Symboles. Les symboles utilisés dans le présent opuscule pour représenter le sable, la roche, etc. sont des symboles reconnus au plan international (figure 105).

Figure0 105 Symboles internationaux

Echelles des dessins

A l’exception des croquis, tous les dessins sont tracés à une certaine échelle (figure 107).

Les échelles permettent de représenter les dimensions réelles des constructions sur le papier. Ainsi, une échelle de 1 à 50, ou 1:50. signifie qu’une longueur de 20 mm sur la figure correspond à 50 fois 20 mm, c’est-à-dire à 1 m dans la réalité.

Si on passe à l’échelle de 1:100 (qui est plus petite, puisque 1:50 représente le double de 1:100), une longueur de 10 mm seulement représente aussi 1 m.

Figure 106 Echelles métriques courantes

De la même façon, à l’échelle encore plus petite de 1:200, une longueur de 5 mm représente également 1 m.

Quelle échelle choisir et de quel format doit être le papier? Les formats de papier de la série A sont reconnus au plan international et doivent être adoptés.

• Le format A1 a 841 mm de long et 594 mm de large.
• Le format A3 a 420 mm de long et 297 mm de large.

  Les plans de situation des abris ou des ports doivent être aussi grands que possible. Par exemple, si on choisit d’utiliser du papier de format A1 (841 mm de long), à une échelle de 1:200, on pourra représenter une portion de rivage de 168,20 m (200 x 841 mm = 168,2 m). A une échelle deux fois plus grande, soit de 1 :100, on ne pourra représenter que la moitié de cette longueur (environ 84 m sur la même feuille de papier).

  Les détails des ouvrages, par exemple les coupes transversales, nécessitent une échelle qui ne soit pas inférieure à 1:50, et de préférence de 1:20.

  

  SURFACES

  

  VOLUMES