Chapitre 1 – Masse volumique et dilatation thermique — Fiche de révision

Première Bac Pro | Physique-Chimie | Groupement 5 (Chimie et procédés)

L'essentiel à retenir

La masse volumique ρ est la masse par unité de volume : $\rho = m/V$. Unité : g/cm³ ou kg/m³.
Conversion : 1 g/cm³ = 1 000 kg/m³.
La dilatation thermique : en chauffant, les matériaux se dilatent (longueur, surface, volume augmentent).
Dilatation linéaire : $\Delta L = \alpha \times L_0 \times \Delta T$
Les joints de dilatation dans les ouvrages d'art compensent la dilatation thermique.

Formules fondamentales

Masse volumique $$\rho = \frac{m}{V}$$

$m$ en kg ou g | $V$ en m³ ou cm³ | $\rho$ en kg/m³ ou g/cm³

Dilatation linéaire $$\Delta L = \alpha \times L_0 \times \Delta T$$

$\alpha$ : coefficient de dilatation (°C⁻¹) | $L_0$ : longueur initiale | $\Delta T$ : variation de température

Longueur finale $$L = L_0 + \Delta L = L_0 \times (1 + \alpha \times \Delta T)$$

Conversion unités $$1\,\text{g/cm}^3 = 1\,000\,\text{kg/m}^3$$ $$1\,\text{cm}^3 = 10^{-6}\,\text{m}^3$$

Matériau	ρ (g/cm³)	ρ (kg/m³)	Application
Bois (pin)	0,55	550	Charpente, menuiserie
Béton	2,40	2 400	Gros œuvre, dallage
Verre	2,50	2 500	Vitrage
Aluminium	2,70	2 700	Menuiserie alu, charpente légère
Acier	7,80	7 800	Structure, armature béton armé
Eau	1,00	1 000	Référence

Exemples concrets

Pont métallique : joints de dilatation pour absorber l'allongement entre l'hiver et l'été.
Rails de chemin de fer : espace entre les rails pour éviter le flambement en été.
Canalisations de chauffage : lires (compensateurs en U) pour absorber la dilatation des tuyaux.
Dalles de béton : joints de retrait/dilatation tous les 20–30 m pour éviter la fissuration.
Réservoir d'eau chaude : groupe de sécurité pour éviter la surpression due à la dilatation de l'eau.

Erreurs fréquentes

Oublier de convertir les unités (g/cm³ ↔ kg/m³) avant d'appliquer les formules.
Confondre ΔT (variation) et T (température absolue). ΔT = T_final − T_initial.
Un corps flotte si ρ_corps < ρ_fluide (pas l'inverse).
Le coefficient α est très petit (ordre 10⁻⁶) : bien manipuler les puissances de 10 dans les calculs.