Grandeurs physiques associées – Cours – 5ème – Physique – Chimie – Collège
- Comment peut-on mesurer le volume d’un liquide ?
- Avec quelle unité exprime-t-on une mesure de volume ?
- Comment mesurer la masse d’un solide ?
- La masse est-elle indépendante du volume occupé ?
I. Le volume et ses unités
Le volume correspond à l’espace qu’occupe un objet ou une substance (solide, liquide ou gazeuse)
Le volume peut être calculé pour des formes géométriques simples telles que :
Cubes : Volume = côté x côté x côté )
Pavés : Volume = Largeur x longueur x hauteur
ainsi que pour des sphères, des cônes, des pyramides etc.
Pour des objets de forme plus complexe seule une mesure permet de déterminer le volume.
1. Mesure du volume d’un liquide :
Expérience :
On choisit le récipient qui sera utilisé pour mesurer le volume, l’éprouvette graduée ou la fiole jaugée.
On a versé le liquide dont on veut mesurer le volume dans l’éprouvette graduée et on mesure la valeur du volume.
Protocole : Une éprouvette graduée comporte de nombreuses graduations (A).
Il est nécessaire de repérer à quel volume correspond un intervalle entre deux graduations.
Une fiole jaugée ne comporte qu’un trait de jauge : elle ne permet de mesurer qu’une seule valeur de volume, indiquée sur la fiole ; la fiole utilisée à un volume de 100 ml .
La surface libre du liquide forme un léger creux, appelé ménisque.
Il faut bien placer son œil au niveau de la surface du liquide et repérer la graduation puis mesurer le volume à la base du ménisque : ici, on lit 73 ml.
Pour mesurer le volume, qui représente l’espace occupé par un liquide, on utilise des verreries graduées ou jaugées.
Conclusion : Le volume représente l’espace occupé par une substance. On le mesure avec des récipients gradués ou jaugés. Le repère lors de la mesure du volume est la base du ménisque.
2. Volume et unités :
Je réalise la manipulation suivante :
Le volume du liquide transvasé dans l’éprouvette est toujours 100 ml. Le cube de 1 dm de côté a un volume de 1 dm3. Le liquide de la fiole jaugée de volume 1 L occupe exactement un volume de 1 dm3 dans le cube.
J’interprète :
Lorsque l’on transvase un liquide, son volume ne change pas.
Dans le système international, on mesure le volume en mètre cube (m3).
On exprime aussi le volume en litres (L).
Un litre et un décimètre cube représentent le même volume.
Conclusion : L’unité de volume du système international est le mètre cube (m3).L’unité usuelle est le litre (L) : 1 dm3 = 1 L et 1 cm3 = 1 ml.
II. La masse et ses unités :
1. Manipulation :
On place un récipient sur la balance électronique préalablement allumée et on appuie sur le bouton TARE.On place dans le récipient l’objet dont on veut mesurer la masse. On lit la valeur de la masse sur l’écran de la balance.
2. J’interprète :
Sur l’écran de la balance, on voit la lettre g, symbole de l’unité utilisée, le gramme. Quand on pose la soucoupe vide sur la balance, sa masse s’affiche : le bouton TARE permet de remettre l’affichage à zéro. Ensuite, lorsque l’on pose l’objet sur la soucoupe, la balance affiche directement la masse de l’objet : m = 7,6 g. Avec une balance, on mesure une grandeur appelée masse. La masse d’une substance est liée à la quantité de matière de cette substance. On peut mesurer la masse d’un liquide en utilisant un récipient approprié sur la balance.
Conclusion : Pour mesurer une masse, on utilise une balance. L’unité de masse du système international est le kilogramme (kg). On utilise souvent un sous-multiple, le gramme (g) : 1 kg = 1 000 g.
III. Proportionnalité entre masse et volume :
1. Manipulation :
On place une fiole jaugée vide de A 100 ml sur la balance et on fait la tare.
On remplit d’eau la fiole jaugée et on mesure la masse de l’eau. On recommence l’expérience avec des fioles de volumes différents
2. J’interprète : On remarque que la masse d’un litre d’eau est égale à
1000 g = 1 kg.
D’après les valeurs du tableau :
4 x 250 ml = 1 000 ml
4 x 250,0 g = 1 000 g
Volume d’eau | 100 ml | 250 ml | 500 ml | 1000 ml |
Masse d’eau | 100.0 g | 250 g | 500 g | 1000 g |
Quand le volume est multiplié par 4, la masse est aussi multipliée par 4 : la masse et le volume sont proportionnels.
Conclusion : La masse et le volume sont deux grandeurs différentes, mais reliées entre elles par une relation de proportionnalité. Dans les conditions usuelles de notre environnement, la masse d’un litre d’eau est égale à un kilogramme.
Résumé :
- Pour mesurer un volume, on utilise des récipients jaugés ou gradués.
- L’unité de volume du système international est le mètre cube (m3). L’unité usuelle est le litre (L), 1 L = 1 dm3. Un sous-multiple du litre couramment utilisé est le millilitre (ml), 1 ml = 1cm3.
- Pour mesurer une masse, on utilise une balance. L’unité de masse du système international est le kilogramme (kg). On utilise aussi le gramme (g).
- 11itre d’eau a une masse de 1 kilogramme dans les conditions usuelles de notre environnement.
- La masse et le volume sont des grandeurs différentes, mais proportionnelles.
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