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).
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 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.
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).
À volume égal, l'eau et la glace ne contiennent donc pas la même quantité de matière, car la glace est moins dense que l'eau. La glace suit le principe d'Archimède et flotte.
Lorsqu'on fait geler de l'eau, le volume de glace obtenu est proportionnel au volume d'eau utilisé. En faisant geler 1,5 L d'eau on obtient 1,62 L de glace.
Car la glace est moins dense que l'eau. Ce solide occupe plus de place dans la bouteille que le liquide.
Une pratique légale, mais réglementée. Les industriels doivent respecter un poids minimal : ce poids est fixé à 450 grammes pour un litre de crème glacée.
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.
Si on veut calculer la masse, il suffit d'exprimer m : m = n × M.
Il y a donc plus de "vide" dans la glace que dans l'eau liquide et c'est pourquoi la glace est moins dense.
· 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.
Les fabricants de glaces sont obligés d'ajouter de l'air pour améliorer la texture de leurs mets. Ainsi, de nombreux artisans incorporent entre 10 et 20% d'air dans leurs glaces à base de fruits pour un produit fini d'un volume d'un litre et d'un poids compris entre 800 et 900 grammes.
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.
Le foisonnement d'une turbine à glace correspond à la quantité d'air mélangée dans le mix de glace. Le foisonnement est exprimé en pourcentage. Pour obtenir une recette de glace équilibrée (en eau, en sucre, en matière grasse et en stabilisant), on admet un foisonnement moyen de 40 %.
Dans la glace, les molécules d'eau retenues par des liaisons hydrogène s'agencent selon un réseau d'hexagones qui laisse beaucoup de vide : la glace prend donc plus de place que le liquide. Les liaisons hydrogène se retrouvent aussi dans l'eau liquide mais de façon moins stable.
Lorsque l'eau liquide se solidifie, celle-ci prend environ 10 % de volume supplémentaire. Il s'agit par ailleurs d'un cas plutôt rare dans la Nature.
Pour l'huile, la densité relative à l'eau est égale à 0,9. Elle est plus petite que 1. L'huile est moins dense que l'eau. Sa masse volumique est égale à 900 kg/m3, c'est-à-dire à 0,9 x 1000 kg/m3.
Le volume d'eau est le volume mesuré ou calculé d'eau dans un récipient, un conteneur... Le calcul du volume d'eau réel ou net est important par rapport à un volume brut donné par les conteneur. Associé à une température et une pression atmosphérique variables, la masse d'eau varie.
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.