Publié le 12 novembre 2026 · Mis à jour le 12 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
La masse volumique ρ d'une substance est le rapport de sa masse m par son volume V : ρ=Vm4.
On en tire m=ρ×V1 et V=ρm : une seule formule, trois usages.
Les unités doivent rester cohérentes : g et cm³ donnent des g/cm³, kg et m³ donnent des kg/m³.
Elle permet d'identifier une espèce chimique 4 et de prévoir qui flotte sur qui : le liquide de plus petite masse volumique reste au-dessus 2.
Ne confonds pas une masse volumique (g/cm³) avec une concentration (g/L) 5.
Masse et volume : deux grandeurs à ne pas mélanger
Prends une bouteille d'eau et une bouteille de même taille remplie d'huile. Tu crois qu'elles ont la même masse ? Pose-les sur une balance : la bouteille d'huile est un peu plus légère. Pourtant elles occupent la même place. Voilà toute l'idée de ce chapitre : la quantité de matière et la place occupée sont deux informations différentes, et la masse volumique les relie.
Dans ce cours, tu vas apprendre à définir cette grandeur, à la calculer, à choisir les bonnes unités et à t'en servir pour comprendre pourquoi certains objets flottent et d'autres coulent. Tu as déjà vu que la matière est faite d'atomes et de molécules : c'est cette idée qui donne du sens à la notion de « matière concentrée » dans un petit espace.
Définition de la masse volumique
Autrement dit, la masse volumique indique la masse contenue dans une unité de volume, par exemple dans 1 cm³ ou dans 1 mL 5. Plus elle est grande, plus la matière est « tassée » dans le volume. Au programme du cycle 4, cette grandeur est présentée comme un coefficient de proportionnalité : quand le volume double, la masse double aussi 1.
Les unités et les conversions
Une masse volumique est toujours une masse divisée par un volume, donc son unité est « une unité de masse par une unité de volume ». Selon les situations, tu rencontreras :
le g/cm³ (gramme par centimètre cube) pour les solides et les liquides usuels ;
le g/mL (gramme par millilitre), de même valeur que le g/cm³, car 1mL=1cm3 ;
le kg/m³ (kilogramme par mètre cube), unité du Système international, utilisée pour les gaz ou les gros volumes ;
le kg/L, qui donne toujours le même nombre que le g/cm³ 5.
Quelques masses volumiques de référence
Substance
Masse volumique
Eau (à 3,98 °C)
1 g/cm³
Éthanol
0,79 g/cm³
Pétrole désaromatisé
0,80 g/mL
Eau salée (exemple étudié)
1,01 g/mL
Air (niveau de la mer, 15 °C)
1,225 kg/m³
Quelques masses volumiques de référence · Valeurs données dans les documents du cours ; l'unité change selon la substance.
Calculer une masse, un volume ou une masse volumique
Noter les donnéesRepère m, V ou ρ et ce qu'on cherche.
Choisir la formuleρ = m/V, m = ρ × V ou V = m/ρ.
Vérifier les unitésg avec cm³ ou mL, kg avec m³.
Calculer et conclureÉcris le résultat avec son unité.
Méthode pour un calcul de masse volumiqueDémonstration · Pourquoi la masse est proportionnelle au volume
Prends un liquide homogène de masse volumique ρ. Un volume V1 a pour masse m1=ρV1, un volume V2 a pour masse m2=ρV2. Le rapport des masses est :
m1m2=ρV1ρV2=V1V2
Si on double le volume (V2=2V1), la masse double aussi. Les masses et les volumes sont donc proportionnels, et ρ est le coefficient de proportionnalité : c'est la masse de 1 unité de volume.
Masse volumique et flottaison
Pourquoi le pétrole reste-t-il à la surface de l'eau ? Pourquoi un morceau de bois flotte-t-il alors qu'un caillou coule ? La masse volumique apporte une première réponse.
Ce qui peut faire varier la masse volumique
Une masse volumique n'est pas gravée dans le marbre : elle dépend un peu des conditions. C'est pourquoi les tables donnent souvent la température de mesure.
Les erreurs à éviter pour réussir tes calculs
Exercices corrigés
Exercice 1 Identifier un liquide
★☆☆Environ 8 min
Un élève verse 200mL d'un liquide dans un bécher posé sur une balance. La masse du liquide, bécher déduit, est de 158g.
Calcule la masse volumique du liquide en g/mL.
Indice 1
Utilise la formule ρ=Vm avec la masse au numérateur.
Indice 2
Les unités sont déjà cohérentes : des g et des mL donnent des g/mL.
Voir la correction pas à pas
On note les données : m=158g et V=200mL.
On écrit la relation : ρ=Vm.
On remplace : ρ=200158.
On calcule : ρ=0,79g/mL.
La masse volumique du liquide vaut 0,79g/mL, soit 0,79g/cm3. C'est la valeur de l'éthanol 5.
Exercice 2 Masse d'un liquide dans un verre doseur
★★☆Environ 10 min
Un verre doseur contient 350mL d'un liquide de masse volumique 1,2g/mL.
Calcule la masse de ce liquide en grammes.
Indice 1
On cherche une masse : utilise m=ρ×V.
Indice 2
Vérifie que ρ est en g/mL et V en mL avant de multiplier.
Voir la correction pas à pas
On note les données : ρ=1,2g/mL et V=350mL.
On choisit la formule adaptée : m=ρ×V.
On remplace : m=1,2×350.
On calcule : m=420g.
Le liquide a une masse de 420g. Comme ρ>1g/mL, cette masse est supérieure à celle de 350mL d'eau, qui serait de 350g : le résultat est cohérent.
Exercice 3 Masse d'air dans une pièce
★★★Environ 12 min
Au niveau de la mer et à 15°C, l'air a une masse volumique de 1,225kg/m36. Une salle de classe a un volume de 40m3. On suppose que l'air de la salle a cette masse volumique.
Calcule la masse d'air contenue dans la salle, en kilogrammes.
Indice 1
Ici la masse volumique est en kg/m³ et le volume en m³ : les unités sont cohérentes, pas de conversion.
Indice 2
Utilise m=ρ×V.
Voir la correction pas à pas
On note les données : ρ=1,225kg/m3 et V=40m3.
On vérifie les unités : kg/m³ avec m³ donnent des kg.
On écrit : m=ρ×V=1,225×40.
On calcule : m=49kg.
La salle contient 49kg d'air. Cette valeur étonne souvent : l'air est léger au mètre cube, mais une grande pièce en contient une masse bien réelle.
Exercice 4 Volume d'un solide
★★☆Environ 10 min
Un bloc d'un matériau a une masse de 500g et une masse volumique de 2,5g/cm3.
Calcule son volume en cm³.
Indice 1
On cherche un volume : utilise V=ρm.
Indice 2
Vérifie l'ordre de grandeur : un matériau plus dense que l'eau occupe moins de cm³ que sa masse en g.
Voir la correction pas à pas
On note les données : m=500g et ρ=2,5g/cm3.
On part de m=ρ×V et on isole le volume : V=ρm.
On remplace : V=2,5500.
On calcule : V=200cm3.
Le bloc occupe 200cm3. Le résultat est inférieur à 500, ce qui est logique puisque la masse volumique dépasse 1 g/cm³.
Quiz
8 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.
La masse volumique est le rapport de la masse par le volume 4, donc ρ=Vm. La réponse mV est l'erreur fréquente : elle donnerait des cm³/g, qui ne mesurent pas une masse par unité de volume. Le produit ne donne pas une masse par unité de volume, et on ne peut pas soustraire un volume d'une masse.
On calcule ρ=3090=3g/cm3. Si tu as trouvé 0,33, tu as divisé le volume par la masse : c'est l'inverse de ce qu'il faut faire.
On utilise m=ρ×V=0,80×50=40g. La valeur 62,5 viendrait d'une division 50/0,80 : c'est la formule du volume, pas celle de la masse.
Pour passer de g/cm³ à kg/m³, on multiplie par 1 000, donc l'eau vaut 1000kg/m3, ce qui est cohérent avec la valeur de référence de l'eau 5. La réponse 1kg/m3 oublie la conversion. Le million correspond au nombre de cm³ dans un m³, mais il faut aussi convertir les grammes en kilogrammes.
Le pétrole a la plus petite masse volumique, donc il reste en surface 2. Croire qu'il coule serait inverser la règle : c'est le plus dense qui descend. La quantité de chaque liquide ne change pas leur masse volumique, donc les volumes n'ont pas d'influence sur le résultat.
L'eau vaut 1g/cm35 et le solide est moins dense : il flotte. L'idée qu'un petit nombre fait couler est fausse, c'est même l'inverse. La taille de l'objet ne compte pas, puisque la masse volumique ne dépend pas de la quantité de matière.
C'est faux : 9 g/L est une concentration en sel dans la solution, pas une masse volumique 5. Ici, le gramme est celui du sel et le litre est celui de toute la solution. Une masse volumique compare la masse et le volume de la même matière.
C'est faux. Si le volume est multiplié par 10, la masse l'est aussi, donc le rapport Vm ne change pas. La masse volumique caractérise la substance, ce qui permet de l'identifier avec un échantillon de n'importe quelle taille 4.
Les questions qu'on se pose
Quelle est la différence entre masse et masse volumique ?
La masse dit combien de matière contient un échantillon, en g ou en kg 3. La masse volumique dit combien de masse tient dans une unité de volume, par exemple en g/cm³ 4. Deux échantillons de même masse peuvent avoir des masses volumiques très différentes s'ils n'occupent pas le même volume.
Pourquoi 1 g/cm³ est-il égal à 1 g/mL ?
Parce qu'un centimètre cube et un millilitre sont le même volume : 1cm3=1mL. Les deux unités se remplacent donc l'une par l'autre sans changer le nombre. La valeur est aussi la même en kg/L 5.
Comment mesurer la masse volumique d'un solide irrégulier ?
On mesure sa masse avec une balance, puis son volume par immersion : on note le niveau d'eau dans une éprouvette avant et après avoir plongé l'objet, et on fait la différence. Il reste à diviser la masse par ce volume. Pense à écrire l'unité dans le résultat.
La masse volumique permet-elle vraiment de reconnaître une substance ?
Oui, on peut identifier une espèce chimique grâce à sa masse volumique 4. Il faut comparer ta valeur à des valeurs de référence en tenant compte des petites variations de mesure. Quand deux substances ont des valeurs proches, on ajoute d'autres observations pour trancher.
Pourquoi un objet très lourd peut-il flotter ?
Ce qui compte pour flotter, c'est la masse volumique de l'objet entier comparée à celle du liquide, pas sa masse. Un gros bateau est très lourd mais contient beaucoup d'air, ce qui baisse la masse volumique moyenne de l'ensemble. Pour un matériau plein, la règle simple est : plus petite masse volumique que le liquide, on flotte.