Mesurer le volume d'un liquide - Cours de Physique Chimie 5eme avec Maxicours - Collège

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Mesurer le volume d'un liquide

Objectif
Le volume est l'une des grandeurs qui peut être mesurée pour tout objet ou substance (solide, liquide ou gaz) grâce à différentes techniques.
Quelle est la méthode la plus adaptée pour mesurer le volume d'un liquide et quelles unités utiliser pour l'exprimer ?
1. Volume et unités de volume 
a. Qu'est-ce que le volume ?
Le volume correspond à l'espace occupé par un objet ou une substance.
Pour des formes simples, il est possible de calculer le volume d'un objet.

Exemples :

Cube de côté a.

Parallélépipède de longueur L, largeur l et hauteur h.

Volume du cube :  V = a × a × a Volume du parallélépipède rectangle :  V = L × l × h

Pour des formes plus compliquées, le calcul devient difficile, le volume doit donc être mesuré.
b. Unités et conversions
L'unité internationale de volume est le mètre cube (symbole : m3), mais on peut également utiliser ses sous-multiples : dm3, cm3,mm3, ou ses multiples : dam3, hm3, km3.

Ces différentes unités ont des équivalences entre elles :
1 m3 = 1000 dm3 ; 1 dm3= 1000 cm3 ; 1 m3 = 1 000 000 cm3.

Ces équivalences peuvent être retrouvées par un tableau de conversion également utilisé pour convertir un volume d'une unité à une autre :

km3 hm3 dam3 m3 dm3 cm3 mm3
                                         

Exemples :
– Convertir 24 m3 en cm3.

km3 hm3 dam3 m3 dm3 cm3 mm3
                    2 4 0 0 0 0 0 0      

Donc 24 m3 = 24 000 000 cm3.

– Convertir 56 mm3 en cm3.

km3 hm3 dam3 m3 dm3 cm3 mm3
                                  0 , 0 5 6

Donc 56 mm3 = 0,056 cm3.

Il est fréquent dans le cas des liquides d'utiliser d'autres unités : le litre (symbole : L), ses multiples : daL, hL, kL, ou ses sous-multiples : dL, cL, mL.

Ces différentes unités sont liées entre elles :
1 L = 10 dL ; 1 dL = 10 cL ; 1 L = 100 cL.

Ces relations peuvent être retrouvées par le tableau de conversion suivant :

kL hL daL L dL cL mL
             

Exemple :
Convertir 25,6 L en cL.
 
kL
hL daL L dL cL mL
    2 5 6 0  

Donc 25,6 L = 2560 cL.

Il existe des équivalences entre la famille des L et celle des m3 :
1 L = 1 dm3 et 1 mL = 1 cm3.
Ces équivalences sont utilisées notamment pour effectuer des conversions.

Exemple :
Convertir 27 dm3 en cL.
D'abord, on utilise l'équivalence 1 dm3 = 1 L, donc 27 dm3 = 27 L. Ensuite, on convertit en cL à l'aide du tableau, soit 27 L = 2 700 cL, donc 27 dm3 = 2 700 cL.
2. Méthode pour mesurer le volume d'un liquide
a. Matériel à utiliser
Pour mesurer le volume d'un liquide, il suffit d'utiliser un récipient gradué ou jaugé.

Un bécher ou un erlenmeyer peuvent comporter des graduations, mais celles-ci sont peu nombreuses et assez imprécises : ils ne peuvent donc être utilisés que pour avoir une valeur approximative du volume d’un liquide.

Une fiole jaugée procure une excellente précision, mais elle ne permet de mesurer qu'un seul volume (ce volume est indiqué sur chaque fiole jaugée). Il est préférable d'utiliser une éprouvette graduée.
b. Méthode
• Première étape :
Chaque graduation ne comporte pas systématiquement une indication de volume (elles sont en général donnée tous les 10 mL ou 20 mL).
Pour connaître l'indication correspondant à chaque graduation, il faut dans un premier temps déterminer le volume correspondant à une division (une division est l'espace qui sépare deux graduations successives).

Exemples :
éprouvette a éprouvette b

Doc. 4. Principe d'une éprouvette.

– Éprouvette a
Les graduations 120 mL et 130 mL sont séparées par 10 divisions qui correspondent donc à 30 – 20 = 10 mL, alors 1 division correspond à 10 : 10 = 1 mL.
Pour cette éprouvette graduée, une division correspond à 1 mL.

– Éprouvette b
Les graduations 70 mL et 80 mL sont séparées par 5 divisions qui correspondent donc à 80 - 70 = 10 mL, alors 1 division correspond à 10 : 5 = 2 divisions. donc une division correspond à 2 mL.
Pour cette éprouvette, une division correspond à 2 mL.
Doc. 5. Lecture du volume.

• Seconde étape :
L'éprouvette graduée étant posée sur un support horizontal, il faut repérer la graduation qui indique le volume du liquide. On observe la surface libre du liquide dans l’éprouvette et on remarque qu’elle n’est pas plane : elle a une forme incurvée appelée ménisque.

Pour mesurer le volume du liquide dans l’éprouvette graduée, il faut déterminer la graduation située au niveau de la surface inférieure du ménisque. Pour déterminer correctement cette graduation, il faut prendre la précaution de placer son œil au même niveau que la surface inférieure du ménisque (doc.5). 

 


Remarque : Plus le diamètre de l’éprouvette ou du récipient est large, moins les effets de bords sont visibles et plus la surface libre du liquide devient plane.
La graduation correspondant au volume est celle au même niveau que la surface du liquide.
L'essentiel
• Le volume d'une substance ou d'un objet correspond à l'espace occupé par cet objet ou cette substance.

• Le mètre cube (symbole : m3) ainsi que ses multiples et sous-multiples sont des unités de volume.
Tableau de conversion pour la famille du m3 :
km3 hm3 dam3 m3 dm3 cm3 mm3
                                         

• Le litre (symbole : L) ainsi que ses multiples et sous-multiples sont des unités de volume.
Tableau de conversion pour la famille du L :

kL hL daL L dL cL mL
             

• Équivalences à retenir :
1 L = 1 dm3 et 1 mL = 1 cm3.

• Pour mesurer le volume d'un liquide, on peut utiliser n'importe quel récipient comportant des graduations ou un trait de jauge (bêcher, erlenmeyer, fiole jaugée), mais le mieux adapté est l'éprouvette graduée.
Dans une éprouvette graduée, la surface libre du liquide prend la forme d'un ménisque.
Pour mesurer le volume d'un liquide avec une éprouvette graduée, il faut :
– déterminer le volume d'une division ;
– repérer la graduation qui est au même au niveau que la surface inférieure du ménisque : elle indique le volume du liquide.

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