Densité - Définition

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Introduction

La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à °C pour les liquides et les solides. Dans le cas de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) ou de vapeur (), le corps de référence gazeux est l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...), à la même température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) et sous la même pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...). La densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) est une grandeur sans dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une...) et sa valeur s'exprime sans unité de mesure (En physique et en métrologie, les unités sont des étalons pour la mesure de...).

Histoire et terminologie

La densité d'un corps est une notion de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) ancienne, apparue au XVIIe siècle. Cette grandeur caractéristique d'un corps, exprimée par un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) sans dimension a un usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) commun. Elle est souvent définie dans les dictionnaires savant ou encyclopédique.

Son origine est lointaine et alchimique, comme le suggère Gaston Tissandier (Gaston Tissandier, né le 21 novembre 1843 à Paris où il est mort le...) dans ses cours à la société polymatique de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) après 1865. Le mot français densité provient du latin densitas, désignant l'épaisseur, la compacité, voire l'opacité (L'opacité est l'inverse de la transparence. Qui s'oppose au passage de la lumière.). Les alchimistes, fanatiques de la pureté des corps et des corrélations astrologiques et numériques, ont cherché à comparer par des critères reproductibles l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...), les métaux, et toutes les substances qu'ils pouvaient purifier, distiller, sublimer.

Par la pesée d'un même volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...) de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) pure, ils ont invariablement retrouvé les classements des planètes déjà connus :

  • Soleil ou l'or : 19,25
  • Mercure ou le vif-argent : 13,56
  • Saturne ou le plomb : 11,35
  • Lune ou l'argent : 10,47
  • Vénus ou le cuivre : 10,78
  • Jupiter ou l'étain : 7,29
  • Mars ou le fer : 7,20

Ces nombres qu'ils obtenaient plus ou moins précisément selon la qualité de leur appareillage et leur manipulation désignent déjà des absolus numériques par rapport à l'eau pure la plus dense, sur laquelle flotte la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.).

La science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...) expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes...) à partir de 1610 a repris leurs appareils, protocoles et mesures dans des buts d'identification, d'analyse et de synthèse, et pour donner lentement naissance à la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) et aux mesures physiques concernant la matière. Des techniques précises de mesure de densité de solutions salines sont mises au point (Graphie) par Antoine Baumé (Antoine Baumé, pharmacien et chimiste français, né à Senlis le...). Divers courants rationalistes, en particulier après 1790, ont balayé une grande part de conceptions héritées ressenties comme d'anciens legs superstitieux. Ces hommes de science ont voulu valoriser le terme densité en prenant modèle sur la science anglaise, que les spécialistes de la mécanique céleste (La mécanique céleste est un terme qui désigne la description du mouvement d'objets...) considèrent exemplaire. Les pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue...) anglo-saxons, très marqués par l'alchimie (L'alchimie est une discipline qui recouvre un ensemble de pratiques et de spéculations en...) ainsi que la vie (La vie est le nom donné :) et la pensée de Isaac Newton (Isaac Newton (4 janvier 1643 G – 31 mars 1727 G, ou 25 décembre...) l'attestent, density désigne la masse volumique (La masse volumique est une grandeur physique qui caractérise la masse d'un matériau par...) et relative density la densité dès le dix-huitième siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui...).

Émile Littré définit la densité comme le « rapport de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) d'un corps à son volume », c'est-à-dire comme la masse volumique. Le scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) rationaliste Laplace, admirateur de Newton, cité (La cité (latin civitas) est un mot désignant, dans l’Antiquité avant la...) en référence, utilise en 1810 la densité en synonyme de masse volumique. Le BIPM lui-même associe encore, en 1960, les termes densité et masse volumique.

Néanmoins la mesure expérimentale directe de la masse volumique s'appuie toujours sur une pesée hydrostatique avec comme référence une masse d'eau liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...). C'est une mesure de densité relative. La « densité relative » étant la seule grandeur mesurable expérimentalement sa forme courte « densité » est généralement préférée. Le mot densité est, d'après Littré, l'expression moderne du terme « densité relative ». La masse volumique reste le synonyme moderne des expressions désuètes « densité absolue » ou « densité propre ».

Enfin, il ne faut pas confondre la densité d'un corps, sans dimension, avec la densité particulaire, définie par une unité, puisque cette dernière densité d'une grandeur est un rapport statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon....) d'une population donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire,...) sur un élément d'espace (longueur, surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) ou volume) utilisé pour décompter cette population, comme c'est le cas pour la densité surfacique de population, la densité de charge (La densité de charge électrique désigne la quantité de charge électrique...), la concentration molaire.

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