Mesure de masse volumique / densité de solides

La masse volumique des solides est une grandeur physique caractérisant leur masse par unité de volume. La densité découle de cette grandeur : il s’agit du rapport entre la masse volumique du solide et la masse volumique de l’eau. Les masses volumiques des solides sont couramment exprimées en kg/m3 ou en g/cm3.

Méthodes de mesure de masse volumique pour les solides

Mesures dimensionnelles

Une approche simple consiste à déterminer le volume d’échantillons solide par mesure directe avec des instruments de mesures adaptés : pied à coulisse, micromètre, etc. Cette technique est adaptée aux mesures à température ambiante sur des échantillons aux géométries simples (cubes, cylindres, etc). Elle donne des résultats dont la précision est parfois suffisante. Sur ce type d’échantillon, une valeur de masse volumique à l’ambiante couplée à des essais de dilatométrie permettent également de calculer des valeurs de masse volumique à d’autres températures que l’ambiante. Dans le cas c’est le coefficient de dilatation thermique qui est utilisé pour calculer les masses volumiques à différentes températures à partir de la masse volumique à l’ambiante.

Pycnométrie liquide

Pour des solides de formes non classique, la pycnométrie liquide peut aussi être utilisée. Cette approche consiste à placer un morceau d’échantillon solide dans un pycnomètre et de remplir ensuite ce dernier avec un liquide de masse volumique connue. L’échantillon solide ne doit bien entendu par être soluble dans le liquide utilisé. Le liquide va ainsi occuper tout le volume non occupé par le solide. Ceci permet d’en déduire par soustraction le volume de l’échantillon solide immergé. Une simple pesée permet ensuite de déduire la masse volumique du solide.

Pycnométrie gaz

Basée sur le même principe, mais avec un gaz cette fois, une des techniques couramment utilisée pour déterminer la masse volumique de solides à différentes températures est la pycnomètrie à gaz. Cette technique consiste à déterminer le volume d’un échantillon solide en réalisant des variations de pression de gaz dans une enceinte contenant l’échantillon. Cette technique est particulièrement adaptée aux poudres et aux granulés.