le cube d'arête a/2 représenté à coté est un détail . Dans une maille de type diamant il y a 6( centre des faces)*1/2+8 (sommets)*1/8 +4(intérieurs) = 8 motifs donc ici il y a 8 molécules d'eau dans un cube d'arête a . On peut donc calculer la masse volumique.
La masse volumique des solides
On calcule la masse volumique d'un solide en divisant la mesure de sa masse (g) par celle de son volume (cm3) .
La masse volumique de la glace est de 0,91 g/cm3 alors que celle de l'eau liquide est de 1 g/cm3. Cette baisse de la masse volumique explique notamment que la glace flotte sur l'eau.
La masse volumique de la glace est plus faible que celle de l'eau, donc pour 1 kg d'eau (1L), on aura 1 kg de glace mais à un volume plus grand (1L et des brouettes).
Pour effectuer le calcul, il faut que les volumes soient exprimés dans la même unité. On convertit donc le volume V en L : V = 33 cL = 0,33 L. On calcule ensuite m : m = ρ × V = 0 ,920 × 0,33 ≈ 0,304 kg = 304 g. On sait que la masse volumique de l'eau est : ρ eau = 1 000 g/L = 1 kg/L.
Pour un solide : on détermine le volume V du solide, puis on mesure sa masse m à l'aide d'une balance. On mesure le volume du parallélépipède rectangle : V = longueur × largeur × hauteur = 2,5 × 1,6 × 1,3 = 5,2 cm3 et m = 5,4 g, soit \rho = \frac{m}{v}= \frac{5,4}{5,2}= 1,04 g/\mathrm{cm^{3}}.
La densité (masse/volume) de la glace est de 0,9168 g/cm3, alors que celle de l'eau liquide est de 1 g/cm3. En conséquence, la glace flotte sur l'eau.
Ainsi, comme la glace est moins dense que l'eau, un litre de glace sera plus léger qu'un litre d'eau, soit à peu-près 0,917 kg4. A l'inverse, un litre de lait pèsera un peu plus lourd : 1,032 kg8.
La masse volumique de l'eau, à 4°C, est d'environ 1 000 kilogrammes par mètre cube (1 000 kg/m3) ou 62,5 lb/pi3. Un mètre cube d'eau a donc une masse approximativement égale à une tonne métrique (2000 lb). La glace ordinaire a une masse volumique de 931 kg/m3 et celle de la neige de 330 kg/m3.
Car la glace est moins dense que l'eau. Ce solide occupe plus de place dans la bouteille que le liquide.
Voilà encore des phénomènes bien étranges car, en règle générale, les corps sont tous plus denses à l'état solide qu'à l'état liquide. Mais il y a une exception, et pratiquement une seule, à cette règle : l'eau. La glace est en effet moins dense, plus "légère", que l'eau liquide.
On peut également faire le calcul suivant : si l'on considère, par exemple, un glaçon de 1 cm3 et de masse volumique 0,917 g·cm−3 (qui contient donc 0,917 g d'eau), le volume immergé sera de 0,917 cm3 (comme pour un iceberg, la majeure partie est sous l'eau).
Pourcentage de l'air dans une glace
Une crème glacée : au minimum 400 g d'air / litre ; Un sorbet avec des fruits : au minimum 650 g d'air / litre ; Une glace standard : environ 550 g d'air / litre ; Un pot de glace qui se consomme avec une cuillère : 200 à 200 g d'air / litre.
Si, à la pression atmosphérique, on abaisse la température en dessous de 0° Celsius (soit 273,15 K), l'eau liquide se transforme en glace : la structure tétraédrique présente dans l'eau liquide se fige alors et l'ordre local devient un ordre à grande distance. Cette glace est donc un solide cristallin.
De quoi se compose la glace ? D'un point de vue physique, la crème glacée est un système multiphasique, composé d'air, de graisse et de cristaux d'eau dispersés dans un milieu visqueux. C'est à la fois une émulsion (composée d'eau/de matière grasse) et une mousse (avec les bulles d'air).
La masse de l'eau ne change pas quand elle se solidifie mais son volume varie et augmente d'environ 10 %. La masse volumique (masse pour un volume de 1 cm3) de l'eau (1g / cm3) est donc plus grande que la masse volumique de la glace (0,91 g / cm3).
La masse et le volume lors d'un changement d'état
La masse ne change pas, car le nombre de particules ne change pas. Lorsqu'un glaçon fond, la masse d'eau liquide obtenue est égale à celle du glaçon.
1 L d'eau pure a une masse de 1 kg ; 1 mL d'eau pure a une masse de 1 g. La masse de l'eau est proportionnelle à son volume. Cette proportionnalité permet de déterminer la masse d'un volume donné d'eau ou au contraire de déterminer le volume correspondant à une masse donnée d'eau.
La masse volumique d'un corps, liquide ou solide, est le quotient de sa masse m par son volume V : ρ = m V \rho=\dfrac{m}{V} ρ=Vm Avec : m la masse en kilogramme (kg) ; V le volume en mètre cube (m3) ; ρ (rhô), la masse volumique de l'espèce considérée en kilogramme par mètre cube (kg/m3).
Déterminer la masse volumique d'un solide
Verser un volume connu de liquide dans une éprouvette graduée. Immerger le solide dans l'éprouvette graduée, mesurer le nouveau volume et en déduire le volume du solide. Effectuer le calcul de la masse volumique, à l'aide de la relation \rho = \dfrac{m}{V} .