La densité est une propriété intensive . Elle reste constante quelle que soit la quantité de substance ou la taille du système. En d’autres termes, la densité d’un matériau sera la même, que vous ayez une petite ou une grande quantité de cette substance.
Eh bien, c’était juste une réponse simple. Mais il y a quelques choses supplémentaires à savoir sur ce sujet qui rendront votre concept très clair.
Alors allons-y directement.
Points clés à retenir : la densité est-elle une propriété intensive ou extensive ?
- La densité est une propriété intensive car elle reste constante quelle que soit la taille ou la quantité de l’échantillon, en fonction uniquement de la nature de la substance elle-même.
- Les propriétés étendues, telles que la masse et le volume, varient en fonction de la quantité de matériau présent, contrairement à la densité.
- La densité est mesurée différemment pour les solides, les liquides et les gaz à l’aide de diverses méthodes, telles que le principe d’Archimède, les densimètres et les lois des gaz.
Pourquoi la densité est-elle une propriété intensive ?
La densité est considérée comme une propriété intensive car elle ne dépend pas de la quantité ou de la taille du matériau mesuré ; cela dépend uniquement de la nature de la substance elle-même.
Les propriétés intensives sont celles qui restent constantes quelle que soit la taille ou la quantité de l’échantillon, ce qui les rend utiles pour identifier et caractériser des substances sans tenir compte de leur masse ou de leur volume.
Voici pourquoi la densité est une propriété intensive :
- Indépendant de la masse : La densité est définie comme la masse par unité de volume (densité = masse/volume). Puisque la masse est au numérateur et le volume au dénominateur, la masse s’annule lorsque l’on compare les densités de différents échantillons. Ainsi, quelle que soit la quantité de substance dont vous disposez, sa densité restera la même.
- Indépendant du volume : De même, puisque le volume est au dénominateur, la quantité de substance dont vous disposez n’a pas d’importance. La densité restera constante pour un matériau donné dans des conditions spécifiques.
Par analogie, considérons la couleur : tout comme la densité, la couleur est également une propriété intensive. Que vous ayez un échantillon grand ou petit d’une substance colorée, la couleur restera la même.
Cependant, des propriétés étendues, telles que la masse et le volume eux-mêmes, dépendent de la quantité de matériau et ne sont pas constantes pour différentes tailles d’échantillon.
Les propriétés intensives sont essentielles en science et en ingénierie car elles permettent aux scientifiques et aux chercheurs d’identifier et de décrire les matériaux sans se soucier de la taille ou de la quantité de l’échantillon examiné.
Pourquoi la densité n’est-elle pas une propriété extensive ?
La densité n’est pas une propriété extensive car elle ne dépend pas de la taille ou de la quantité du matériau mesuré. En revanche, les propriétés étendues varient en fonction de la quantité de matériau présent.
La densité reste constante pour une substance donnée dans des conditions spécifiques, que vous disposiez d’un échantillon grand ou petit du matériau.
Une propriété extensive est directement proportionnelle à la taille ou à la quantité du matériau. Par exemple, la masse et le volume sont des propriétés étendues. Si vous doublez la quantité d’une substance, sa masse et son volume doubleront également.
Cependant, la densité de la substance restera la même car la masse et le volume changent proportionnellement, s’annulant dans le calcul de la densité (densité = masse/volume).
En résumé, la densité est une propriété intensive car elle est indépendante de la taille ou de la quantité du matériau, contrairement aux propriétés extensives qui changent avec la quantité de matériau présent.
Comment mesure-t-on la densité des solides, des liquides et des gaz ?
La densité est mesurée différemment pour les solides, les liquides et les gaz en raison de leurs états physiques distincts. Voici comment la densité est généralement mesurée pour chacun :
Mesure de densité pour les solides :
- Principe d’Archimède : Pour les objets solides de forme irrégulière,le principe d’Archimède est souvent utilisé. Il stipule que la force de poussée agissant sur un objet immergé est égale au poids du fluide déplacé. En mesurant le changement de poids lorsque l’objet est immergé dans un fluide (généralement de l’eau), la densité du solide peut être calculée.
- Mesure de la masse et du volume : Pour les solides de forme régulière, vous pouvez mesurer leur masse à l’aide d’une échelle et leur volume à l’aide de méthodes géométriques (par exemple, à l’aide de règles, d’un pied à coulisse ou du déplacement de l’eau). Ensuite, divisez la masse par le volume pour obtenir la densité.
Mesure de densité pour les liquides :
- Hydromètre : Un hydromètre est un appareil qui mesure la densité d’un liquide. Il fonctionne sur le principe selon lequel la flottabilité de l’hydromètre change avec la densité du liquide. L’hydromètre flotte généralement dans le liquide et la valeur à laquelle il flotte indique la densité.
- Pycnomètre : Un pycnomètre est un récipient spécialisé utilisé pour mesurer avec précision la densité de petites quantités de liquide. Le pycnomètre est d’abord pesé vide, puis rempli d’un volume connu de liquide et pesé à nouveau. La densité est calculée en utilisant la masse et le volume du liquide.
Mesure de densité pour les gaz :
- Loi des gaz : pour les gaz, la densité est souvent déterminée à l’aide de la loi des gaz parfaits , qui relie la densité d’un gaz à sa pression, sa température et sa masse molaire. En mesurant ces paramètres et en appliquant l’ équation de la loi des gaz parfaits , vous pouvez calculer la densité du gaz.
- Méthodes expérimentales : En pratique, diverses techniques expérimentales sont utilisées pour mesurer la densité des gaz, comme l’utilisation de densimètres de gaz ou d’équipements spécialisés basés sur le principe de l’épanchement ou du déplacement de gaz.
Il est important de noter que la température et la pression peuvent affecter de manière significative la densité des matériaux, notamment pour les gaz. Par conséquent, lors de la déclaration des valeurs de densité, il est habituel d’inclure les conditions de température et de pression dans lesquelles la mesure a été prise (par exemple, température ambiante et pression atmosphérique).
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