La masse volumique (traditionnellement notée par les lettres grecques ρ rho ou µ mu) est une caractéristique d'un matériau.
Elle est donnée par le rapport ρ = m/V de la masse m d'une substance homogène, emplissant un volume V de cette substance.
Le volume d'une masse donnée varie selon
plusieurs paramètres. Il dépend notamment de la température et, particulièrement
pour les gaz, de la pression. Certains matériaux
(dont le bois) pouvant absorber de l'eau, l'humidité modifie aussi la masse
volumique. Pour les sols et les matériaux poreux, il faut aussi tenir compte du
poids de l'air contenu dans les volumes des vides, mais en pratique, ils sont
souvent négligés.
Unités de mesure :
L'unité de mesure de la masse volumique est le kilogramme par mètre cube
(kg·m-3 ou kg/m3). C'est une unité dérivée du système international.
La masse volumique est parfois exprimée en g/cm3 dans le système cgs, ou de façon
équivalente en kg/dm3, qui possèdent toutes deux l'avantage de donner des quantités numériques
de l'ordre de l'unité pour tout corps solide dans des conditions raisonnables
de température et de pression.
Remarques :
1. Dans ces dernières unités, la valeur numérique ne change pas car 1 g/cm3 = 1 kg/dm3 = 1 t/m3.
2. La tonne n'est pas une unité de masse du système international. Il convient d'utiliser
le kilogramme et ses multiples ou
sous-multiples.
La masse volumique de l'eau est proche de 1 kg/dm3. Ce n'est pas un hasard, car cela résulte des premières tentatives de
définition du kilogramme : la masse d'un litre d'eau (un décimètre cube).
(Sa valeur réelle est, à 4 °C, de 999,95 kg/m3).
Masse volumique et densité :
La densité d'un matériau est, pour
les solides et les liquides, le rapport de la masse
volumique de ce matériau à celle de l'eau. Pour les gaz, la densité est calculée en rapport avec la masse
volumique de l'air. Dans les deux cas, la densité est donc un nombre sans
dimension (donc sans unité) et en pratique est très bien approximé par la
valeur de la masse volumique exprimée en grammes par centimètres cubes. Ceci
donne lieu à des confusion fréquentes entre les concepts de masse volumique et
de densité.
Tables des masses volumiques de diverses substances :
Sauf indications contraires, les masses
volumiques sont données pour des corps à la température de 20 °C, sous
la pression
atmosphérique normale (1013 hPa).
|
Roches, minéraux corps usuels
|
masse volumique
kg/m3 |
|
ardoise
|
2 700 - 2 800
|
|
amiante
|
2 500
|
|
argile
|
1 700
|
|
béton
|
2 400 (armé 2 500)
|
|
calcaire
|
2 600 - 2 700
|
|
compost
|
550 1 - 597 2
|
|
craie
|
1 250
|
|
granite
|
2 600 - 2 700
|
|
grès
|
2 600
|
|
kaolin
|
2 260
|
|
marbre
|
2 650 - 2 750
|
|
quartz
|
2 650
|
|
pierre ponce
|
910
|
|
porcelaine
|
2 500
|
|
sable
|
1 600
|
|
terre végétale
|
1 250
|
|
verre à vitres
|
2 530
|
|
Métaux et alliages
|
masse volumique
kg/m3  |
|
acier
|
7 850
|
|
acier rapide HSS
|
8 400 - 9 000
|
|
fonte
|
6 800 - 7 400
|
|
aluminium
|
2 700
|
|
argent
|
10 500
|
|
Beryllium
|
1 848
|
|
bronze
|
8 400 - 9 200
|
|
carbone (diamant)
|
3 508
|
|
carbone (graphite)
|
2 250
|
|
constantan
|
8 910
|
|
cuivre
|
8 920
|
|
Duralumin
|
2 900
|
|
fer
|
7 860
|
|
iridium
|
22 640
|
|
laiton
|
7 300 - 8 400
|
|
lithium
|
530
|
|
magnésium
|
1 750
|
|
mercure
|
13 545,88
|
|
molybdène
|
10 200
|
|
nickel
|
8 900
|
|
or
|
19 300
|
|
osmium
|
22 610
|
|
palladium
|
12 000
|
|
platine
|
21 450
|
|
plomb
|
11 350
|
|
potassium
|
850
|
|
tantale
|
16 600
|
|
titane
|
4 500
|
|
tungstène
|
19 300
|
|
uranium
|
18 700
|
|
vanadium
|
6 100
|
|
zinc
|
7 150
|
|
Liquides
|
masse volumique
kg/m3 |
|
acétone
|
790
|
|
acide acétique
|
1 049
|
|
azote à -195°C
|
810
|
|
brome à 0°C
|
3 087
|
|
eau
|
1 000
|
|
eau de mer
|
1 030
|
|
essence
|
750
|
|
éthanol
|
789
|
|
éther
|
710
|
|
gasoil
|
850
|
|
glycérine
|
1 260
|
|
hélium à -269°C
|
150
|
|
huile d'olives
|
920
|
|
hydrogène à -252°C
|
70
|
|
lait
|
1 030
|
|
oxygène à -184°C
|
1 140
|
|
Gaz à 0°C
|
formule
|
masse volumique
kg/m3 |
|
acétylène
|
C2H2
|
1,170
|
|
air
|
-
|
1,293
|
|
air à 20°C
|
-
|
1,204
|
|
ammoniac
|
NH3
|
0,77
|
|
argon
|
Ar
|
1,7832
|
|
diazote
|
N2
|
1,250 51
|
|
isobutane
|
C4H10
|
2,670
|
|
butane (normal)
|
C4H10
|
2,700
|
|
dioxyde de carbone
|
CO2
|
1,976 9
|
|
vapeur d'eau à 100°C
|
H2O
|
0,5977
|
|
hélium
|
He
|
0,178 5
|
|
dihydrogène
|
H2
|
0,0899
|
|
krypton
|
Kr
|
3,74
|
|
néon
|
Ne
|
0,90
|
|
monoxyde de carbone
|
CO
|
1,250
|
|
ozone
|
O3
|
2,14
|
|
propane
|
C3H8
|
2,01
|
|
radon
|
Rn
|
9,73
|
|
Matières plastiques
|
masse volumique
kg/m3 |
|
Polypropylène
|
850 - 920
|
|
Polypropylène basse densité
|
890 - 930
|
|
Polypropylène haute densité
|
940 - 980
|
|
ABS
|
1 040 - 1060
|
|
Polystyrène
|
1 040 - 1 060
|
|
Nylon 6,6
|
1 120 - 1 160
|
|
Polyacrylate de méthyle
|
1 160 - 1 200
|
|
PVC + plastifiant
|
1 190 - 1 350
|
|
Polyéthylène/téréphtalate
|
1 380 - 1 410
|
|
PVC
|
1 380 - 1 410
|
|
Bakélite
|
1 350 - 1 400
|
Cas particulier du bois
Le bois est une matière vivante dont la
masse volumique varie principalement selon deux paramètres : l'essence et
l'humidité.
|
Bois
|
masse volumique
kg/m3 |
|
acajou
|
700
|
|
buis
|
910 - 1 320
|
|
cèdre
|
490
|
|
chêne
|
610 - 980
|
|
chêne (cœur)
|
1 170
|
|
ébène
|
1 150
|
|
frêne
|
840
|
|
hêtre |
800
|
|
liège
|
240
|
|
peuplier
|
390
|
|
pin
|
740
|
|
platane
|
650
|
|
sapin
|
450
|
|
teck
|
860
|
|
Famille d'essence3
|
Humidité sur masse brute
|
Masse volumique
kg/m3 |
|
Bois tendres (résineux)
|
0%
|
450
|
|
20%
|
560
|
|
|
50%
|
900
|
|
|
Bois moyens
|
0%
|
550
|
|
20%
|
690
|
|
|
50%
|
1 100
|
|
|
Bois durs (feuillus)
|
0%
|
650
|
|
20%
|
810
|
|
|
50%
|
1 300
|