Masse volumique et poids volumique de l’eau

Aperçu

La densité est le rapport de la masse au volume :

$\rho = \frac{m}{V}$

où $\rho$ est la densité, $m$ est la masse et $V$ est le volume. La densité est couramment exprimée en g/cm^3, kg/m^3, lb/ft^3 ou sl/ft^3.

L'eau pure atteint sa densité maximale, environ 1000 kg/m^3 ou 1.940 slug/ft^3, à 4 degC (39.2 degF). Au-dessus de cette température, la densité diminue à mesure que l'eau se dilate.

Le poids spécifique est le rapport du poids au volume :

$\gamma = \frac{m g}{V} = \rho g$

où $\gamma$ est le poids spécifique et $g$ est l'accélération de la gravité. La gravité standard est généralement prise comme 9.80665 m/s^2 ou 32.17405 ft/s^2.

Pour l'eau à 4 degC dans les unités SI :

$\gamma = 1000 \; \text{kg/m}^3 \times 9.807 \; \text{m/s}^2 = 9807 \; \text{N/m}^3 = 9.807 \; \text{kN/m}^3$

Dans les unités impériales d'ingénierie, la densité de l'eau à 39 degF est d'environ 1.940 sl/ft^3 :

$\gamma = 1.940 \; \text{sl/ft}^3 \times 32.174 \; \text{ft/s}^2 = 62.4 \; \text{lbf/ft}^3$

Calculatrice en ligne de la densité de l'eau

La page originale comprend une calculatrice pour la densité de l'eau liquide à une température donnée et rapporte la densité en g/cm^3, kg/m^3, lb/ft^3, lb/gal(US liq) et sl/ft^3. Les plages de température valides originales sont 0-370 degC, 32-700 degF, 273-645 K et 492-1160 degR.

La calculatrice ci-dessous utilise une approximation à pression atmosphérique standard pour l'eau liquide près de la plage liquide ordinaire. Utilisez les valeurs tabulées pour les travaux de conception, les conditions de saturation au-dessus de 100 degC ou la pression élevée.

Variables

Graphiques de densité interactifs

La page originale contient trois images de densité : densité de l'eau en fonction de la température en degC, densité de l'eau en fonction de la température en degF, et densité en fonction de la température à pression élevée. Les graphiques ci-dessous recréent ces ensembles de données d'images à partir des valeurs tabulées originales afin que les courbes puissent être inspectées de manière interactive.

Densité, Poids spécifique et Dilatation thermique en °C

Les valeurs de 0-100 degC sont à 1 atm. Les valeurs au-dessus de 100 degC sont à la pression de saturation.

Densité, Poids spécifique et Dilatation thermique en °F

Les valeurs de 32-212 degF sont à 1 atm. Les valeurs au-dessus de 212 degF sont à la pression de saturation.

Densité et Poids spécifique à 1000 psi

Le tableau original donne la densité de l'eau et le poids spécifique à 1000 psi (68.1 atm). À cette pression, le point d'ébullition noté dans la source est 284.8 degC (544.58 degF).

Densité et Poids spécifique à 10000 psi

Conversions d'unités et Exemples

Le poids par gallon américain est basé sur 7.48 gal/ft^3.

Un gallon liquide américain équivaut à :

• 3.7854 l
• 0.8327 gal(UK)
• 0.8594 gal(US dry)
• 0.1074 bu(US dry)
• 0.4297 pk(US dry)
• 4 qt(US liq)
• 8 pt(US liq)
• 16 c(US)
• 32 gi(US liq)
• 128 fl oz(US)
• 1024 fl dr(US)
• 3.7854e-3 m^3
• 0.1337 ft^3
• 4.951e-3 yd^3

Conversion de densité à partir de 1 kg/m^3 :

L'exemple 2 de la page originale convertit la densité de l'eau à 20 degC :

$998.21 \; \text{kg/m}^3 \times 0.0005780 = 0.5797 \; \text{oz/in}^3$

L'exemple 3 calcule la masse d'eau dans un réservoir. Un réservoir d'un volume de 10 m^3 contient de l'eau chaude à 190 degF. À partir du tableau des degF, la densité est de 966.8 kg/m^3 :

$10 \; \text{m}^3 \times 966.8 \; \text{kg/m}^3 = 9668 \; \text{kg}$

Images sources originales

Les images sources originales suivantes sont préservées pour éviter de perdre du matériel de référence visuel. Lorsqu'une image contient des données sous forme de graphique ou de tableau, ses valeurs extraites sont représentées dans les tableaux de la page, les calculateurs ou les graphiques interactifs ; les images restantes sont conservées comme références visuelles sources.

Notes techniques

• La relation densité-température n'est pas linéaire. Le coefficient d'expansion volumique n'est donc pas constant sur toute la plage de températures.
• L'eau est la plus dense près de 4 degC. Cette anomalie est importante en hydrostatique, convection naturelle, protection contre le gel et calculs de réservoirs de stockage.
• Au-dessus du point d'ébullition normal, les tableaux à 1 atm ne sont plus des données d'eau liquide à pression atmosphérique ; la source originale rapporte les valeurs à pression de saturation.
• La pression augmente la densité de l'eau liquide. Le graphique de pression et les tableaux haute pression montrent la différence entre 1 atm ou saturation, 1000 psi et 10000 psi.
• Dans les tableaux du système américain, lbm/ft^3 et lbf/ft^3 sont numériquement similaires à gravité standard, mais la densité et le poids spécifique sont des quantités physiques différentes.

Références

• Engineering ToolBox - Densité de l'eau, poids spécifique et coefficients de dilatation thermique
• Jeux de données d'images originales restaurés sous forme de graphiques interactifs à partir de water_density_C.jpg, water_density_F.jpg et Water_density_temp_pressure_F.jpg.