Masse de l 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.  

Masse d’eau :

définition

Une masse d’eau est un grand volume d’eau caractérisé par une température et une salinité spécifiques ou par sa composition chimique propre. La densité de l’eau et sa masse molaire sont modifiées par les caractéristiques physico-chimiques.

Des masses d’eau :

Modèle de distribution des masses d’eau de 30 ° S à l’équateur. Les stations CTD prises en compte pour ce transect variaient entre 67,07 °E et 77,16 °E. Eau supérieure indonésienne (IUW), eau de surface subtropicale (SSW), eau du mode subantarctique (SAMW), eau équatoriale indienne (IEW), eau intermédiaire Antarctique (AAIW), eau intermédiaire indonésienne (IIW), eau intermédiaire de la mer Rouge et du golfe Persique (RSPGIW), eaux profondes indiennes (IDW) et eaux profondes circumpolaires (CDW). Les lignes pointillées représentent les directions actuelles N-S et S.

Sommaire :

Explications :

Une masse d’eau est un tronçon de cours d’eau, un lac, un étang, le réservoir d’un barrage, une portion d’eaux côtières, une lagune, un lagon, une nappe phréatique, tout ou partie d’un ou plusieurs aquifères, d’une taille suffisante pour permettre le fonctionnement des processus biologiques et physico-chimiques dont elle est le siège. Pour rappel, la masse molaire de l’eau pure est 18,01528 g/mol.

Les masses d’eau possèdent un état homogène vis-à-vis de ces critères tant du point de vue qualitatif que quantitatif, qui justifie un objectif de gestion déterminé. Il s’agit de la maille d’analyse retenue pour l’application de la DCE.

Voir aussi le plan d’eau et l’hydraulique. 🏴 La vitesse hydraulique mesure la distance qu’une masse d’eau parcourt par unité de temps.

Volume oscillant :

Le volume oscillant est la masse d’eau qui, dans un estuaire, se déplace alternativement vers l’amont puis l’aval sous l’influence de la marée.

Traduction :

Locution nominale féminine. La traduction de masse d’eau en anglais est : water mass.

Lexique: A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

Sur le même sujet :

• taux de renouvellement de l’eau

  

  Un taux de renouvellement de l’eau, dans des systèmes d’élevage tels que bassins, raceways, étangs et autres unités d’élevage comme des aquariums. Un…

• biomasse

  

  En écologie, la biomasse mesure la masse totale de matière vivante, d’organismes biologiques vivants, dans un environnement, un écosystème, une zone…

• loi d’action de masse

  

  La loi d’action de masse, ou la loi de Le Chatelier, exprime que l’équilibre d’une réaction se déplace dans un sens correspondant à la disparition du…

• masse atomique

  

  La masse atomique est la masse d’un atome, en relation avec le poids atomique d’un élément chimique de la table périodique ou d’un composé chimique…

Cours de chimie – lycée niveau classe de seconde – Partie constitution et transformations de la matière

Valeur de la masse volumique de l’eau pure

La valeur de référence à connaître par cœur pour la masse volumique d'une eau pure est :
ρeau = 1000 g.L-1
-3) : 
Cette unité (le gramme par litre) est pratique à utiliser pour exprimer une masse ou un volume d'eau ou pour identifier de l'eau pure mais d'autres unités peuvent être utilisées. En particulier lorsque cette masse volumique intervient dans des relations (principalement en hydrostatique et en hydrodynamique) on utilise plutôt l'unité du système international à savoir le kilogramme par mètre cube (kg.m) :
ρeau = 1000 kg.m-3 

Expression dans différentes unités

La masse volumique est une grandeur composée qui peut-être exprimée comme le rapport d'une masse de matière par le volume occupé par cette matière (voir fiche masse volumique), la conversion passe donc par l'exploitation de la relation ρ = m / v 
ExempleConversion de la masse volumique de l’eau en milligramme par centilitre (mg.cL-1)
La masse volumique de l’eau est ρeau = 1000 g.L-1 , ce qui correspond à une masse de 1000 gramme pour un volume d’un litre soit :
ρeau = 1000 g
 
1 L
On convertit séparément le volume et la masse :
m = 1000 g = 1000.103 mg
v = 1 L = 100 cL
La masse volumique est recalculée en utilisant les valeurs converties :
ρeau = 1000.103 mg
 
100 cL
ρeau = 1,000.104 mg.cL-1
Grâce à cette méthode il est possible d’exprimer la masse volumique dans n’importe quelle unité, que ce soit le centigramme par millilitre ou le milligramme par hectomètre cube néanmoins voici les valeur les plus fréquemment utilisées :
ρeau = 1,000 kg.L-1 (en kilogramme par litre)
ρeau = 1000 g.L-1 ( en gramme par litre) 
ρeau = 1,000 g.mL-1 (en gramme par millilitre)
ρeau = 1000 mg.mL-1 (en gramme par millilitre)
ρeau = 1,000 kg.dm-3 ( en kilogramme par décimètre cube)
ρeau = 1000 g.dm-3 (en gramme par décimètre cube)
ρeau = 1000 kg.m-3 (en kilogramme par mètre cube)
ρeau = 1,000.106 g.m-3 (en gramme par mètre cube)
ρeau = 1,000 g.cm-3 (en gramme par centimètre cube)

Exprimer un volume d’eau pure

Un volume d'eau peut-être exprimé à partir de sa masse volumique et de sa masse :
 
ρeau = meau 
 
Veau 
donc :
Veau = meau 
 
ρeau 
Cette relation est valable à condition que les unités soient cohérentes. Si par exemple la masse volumique est en gramme par millilitre alors la masse doit être en gramme et le volume obtenu en millilitre
Exemple 1
On souhaite trouver le volume occupé par une masse d'eau meau égale à 235 g, on peut utiliser la masse volumique de l'eau exprimé en gramme par millilitre soit ρeau = 1,000 g.mL-1 
Veau = meau 
 
ρeau 
Veau = 235 
 
1,000 
Veau = 235 mL
Exemple 2 
Pour trouver le volume d'eau correspondant à une masse de 2325 kg d'eau, on peut
on peut choisir d’exprimer la masse volumique de l'eau en kilogramme par litre soit ρeau = 1,000 kg.L-1 .
Veau = meau 
 
ρeau 
Veau = 2325 
 
1,000 
Veau = 235 L
Etant donné que la masse volumique de l'eau a pour valeur 1,000 lorsqu'elle est exprimée en gramme par millilitre alors le volume d'une eau pure a même valeur que sa masse à condition que la masse soit en gramme et le volume en millilitre.
On peut faire le même constat lorsque la masse de l'eau est exprimée en kilogramme et volume en litre, la masse volumique a aussi une valeur de 1,000 (mais en kg par litre cette fois) et par conséquent le volume d'une eau pure en litre à même valeur que sa masse exprimée en kilogramme. 
En résumé :
Veaupure(en g) = meaupure(en mL)
Veaupure(en kg) = meaupure (en L)

Exprimer une masse d’eau pure 

Connaître le volume d'une eau pure permet d'en déduire son volume en exploitant la relation : 
meau = ρeau x Veau
Cette relation est vérifiée à condition d'utiliser des unités de masse volumique de volume et de masse cohérentes entre elles. Par exemple si le volume d’eau pure connu est en gramme alors on peut exprimer la masse volumique en gramme par millilitre (ρeau = 1,000 g.mL-1) et obtenir ainsi une masse en gramme.

Exemple 1

Pour trouver la masse d’un volume d’eau pure Veau = 67 mL on peut exprimer la masse volumique en gramme par millilitre (ρeau = 1,000 g.mL-1) : meau = ρeau x Veau

meau = 1,000 x 67

meau = 65 g

Exemple 2 Pour trouver la masse d’un volume d’eau pure Veau = 26,3 L on peut choisir le kilogramme par litre pour l’unité de la masse volumique soit ρeau = 1,000 kg.L-1 .

meau = ρeau x Veau

meau = 1,000 x 26,3

meau = 26,3 kg

On remarque que le coefficient de proportionnalité entre masse et volume est 1,000 à condition que le volume soit en litre et la masse en kilogramme ou que le volume soit en millilitres et la masse en gramme. En résumé, on a les équivalences suivantes (déjà citées dans le paragraphe précédent) :

meaupure(en mL) = Veaupure(en g)

meaupure (en L) = Veaupure(en kg)

Montrer qu’un liquide est de l’eau est pure grâce à sa masse volumique

Tout corps pur possède une masse volumique qui lui est propre par conséquent, il suffit de déterminer la masse d’un échantillon de matière pour identifier ce corps pur.

Pour démontrer qu’un corps liquide est composé d’eau pure il suffit de vérifier que sa masse volumique est celle de l’eau pure, on peut par exemple montrer que : ρcorps = 1,000 kg.L-1 ou ρcorps = 1,000 g.mL–1

Démontrer qu’un liquide est de l’eau pure à partir de sa masse volumique

Il suffit de convertir la masse volumique de ce corps dans une unité où la masse volumique est connue ( voir paragraphe Expression dans différentes unités ) puis de comparer.

• Démontrer expérimentalement qu’un liquide est de l’eau pure.

La masse volumique ne peut pas être mesurée directement mais elle peut être calculée à partir de valeurs mesurées : la masse et le volume.
Pour une obtenir une valeur précise de la masse volumique on procède de la manière suivante :
– peser une une viole jaugée vide, par exemple une fiole de contenance 100 mL.
– remplir la fiole avec le liquide à tester pour en obtenir un volume (Vliquide=100 mL )
– pèser la fiole pleine avec une balance afin de déterminer par différence la masse « mliquide » en gramme du liquide qu’elle contient.
– calculer la masse volumique du liquide ρeau =  mliquide / Vliquide
– on compare le résultat à la masse volumique de l’eau ρeau = 1,000 g.mL– 1 et on vérifie que les deux valeurs sont identiques ou très proches (dans la marge des imprécisions de mesure)

• Démontrer qu’un liquide est de l’eau pure à partir de sa densité

La densité d’un corps permet d’en déduire sa masse volumique puisque par définition

dcorps = ρcorps / ρeau (où les deux masses volumiques sont dans la même unité)

on en déduit ρcorps = d x ρeau puis on vérifie que la valeur obtenue correspond à la masse volumique de l’eau pure.

Remarque
Plus l’eau comporte de soluté et plus un masse volumique sera élevée et donc supérieure à 1000 g.L-1. 

Variation de la masse volumique de l’eau en fonction de la température

La masse volumique de l’eau liquide dépend de la température mais alors que la plupart des corps purs ont-ils une masse volumique qui diminue régulièrement lorsque la température augmente l’eau présente une particularité appeler anomalie dilatométrique : 

sa masse volumique est croissante de zéro à 4 degrés Celsius puis décroissante à partir de 4 degrés Celsius L’eau présente donc un maximum de masse volumique à non pas 0 degré Celsius mais à 4 degrés Celsius avec ρeaumax(4°C)= 999,93 g.L-1.

Etant donné que la masse volumique de l’eau varie avec La température on peut se demander si la valeur de 1000 gramme par litre retenue pour la masse volumique de l’eau liquide est correcte mais en réalité les variations de l’eau sont très faible. Voici les valeurs de zéro degré Celsius à 30 degrés Celsius.

Température (°C)

Masse volumique (g.L-1)

999,841

1

999,900

2

999,941

3

999,965

4

999,973

5

999,965

6

999,941

7

999,902

8

999,849

9

999,781

10

999,700

11

999,605

12

999,498

13

999,377

14

999,244

15

999,099

16

998,943

17

998,774

18

998,595

19

998,405

20

998,203

21

997,992

22

997,770

23

997,538

24

997,296

25

997,044

26

996,783

27

996,512

28

996,232

29

995,944

30

995,646

Si l’on arrondi à l’unité alors la valeur de 1000 gramme par litre est correcte pour les températures allant de 0 °C (ρeau= 99,841 g.L-1) à 11°C (ρeau=999, 6 g.L-1). 

En toute rigueur :

– de 12 à 18 degrés Il faudrait retenir la valeur de 999 g.L-1.

– de 19 à 23 degrés Il faudrait retenir la valeur de 998 g.L-1.

– de 24 à 27 degrés Il faudrait retenir la valeur de 997 g.L-1.