 masse volumique |
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En physique générale, la masse volumique d'un corps matériel est, en un point donné de ce corps et à un instant donné, la masse d'un petit volume de ce corps entourant ce point, rapportée à la valeur de ce petit volume ; on peut donc la mesurer en kilogrammes par mètre cube (abr. : kg.m
- 3
). La masse volumique d'un fluide en un point est bien sûr la masse volumique d'une
parcelle
du fluide entourant ce point. La masse volumique de l'
air
, souvent notée
ρ
(il s'agit de la lettre grecque rhô), est considérée comme étant égale en moyenne à 1,292 kg.m
- 3
pour ce qui est de l'
air sec
à la
température
de 0
°C
et sous la
pression atmosphérique normale
. Il faut cependant remarquer que la masse volumique de l'
air humide
est plus faible que celle de l'air sec et que, toutes choses égales d'ailleurs, elle diminue quand le
rapport de mélange
augmente, puisque la
vapeur d'eau
est plus légère que l'air sec ; de même, la masse volumique de l'air diminue quand croît la température à
pression atmosphérique
donnée ou quand décroît la
pression
à température donnée (en fait,
ρ
a tendance à décroître assez rapidement avec l'altitude : pour un air humide où elle vaut environ 1,2 kg.m
- 3
au
niveau moyen de la mer
, elle aura déjà atteint le seuil des 1 kg.m
- 3
à 850
hPa
, vers 1 500 m d'altitude). |
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Les constatations précédentes sont liées à l'
équation d'état de l'air
, qui exprime la proportionnalité entre la pression atmosphérique d'une part, le produit de la
température absolue
par la masse volumique d'autre part, le coefficient de proportionnalité dépendant légèrement de l'
humidité
. Cette équation joue un rôle essentiel en
météorologie
, de même que l'
équation hydrostatique
, où la masse volumique, multipliée par l'
accélération de la pesanteur
, apparaît comme le rapport d'une petite diminution verticale de la pression à la petite augmentation verticale d'altitude qui lui correspond. De façon générale, la masse volumique constitue un
paramètre
très couramment utilisé dans les relations physiques décrivant l'
atmosphère
. Les surfaces d'égale valeur de la masse volumique sont appelées des
surfaces isopycnes
: lorsque dans une région de l'espace elles sont parallèles aux
surfaces isobares
, il en va de même des
surfaces isothermes
(d'après l'équation d'état de l'air, où l'on néglige les variations du rapport de mélange) et la région correspondante se comporte comme une
atmosphère barotrope
. |
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Notons que l'emploi du terme
densité
comme synonyme de
masse volumique
est à éviter : en effet, la densité désigne également le rapport de la masse volumique d'un corps chimique à celle d'un corps chimique de référence placé dans les mêmes conditions de température et de pression (le corps de référence est l'eau pour les solides et les liquides, l'air pour les gaz). |
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