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Masse volumique : ρ = m ÷ V
La masse volumique ρ = m ÷ V, propriété de la matière ; ses unités (g/cm³, kg/L, kg/m³, g/L) et leurs conversions ; la mesurer pour un liquide ou un solide et identifier une substance ; calculer une masse ou un volume ; prévoir si un objet flotte ou coule
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Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Devoir surveillé – Masse volumique : ρ = m ÷ V
Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Chimie 4ᵉ
Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Exercice 1 – Conversions d’unités ★★
(4 pts)Convertis dans l’unité demandée.
- a)Argent : 10,5 g/cm³ = ……… kg/m³
- c)Miel : 1 420 kg/m³ = ……… kg/L
- b)Dioxyde de carbone : 1,84 g/L = ……… g/cm³
- d)Eau de mer : 1,03 g/mL = ……… g/L
Exercice 2 – Exploiter un tableau de mesures ★★
(4 pts)En TP, quatre groupes mesurent la masse et le volume d’un même liquide inconnu, chacun avec une quantité différente. Masses volumiques de référence (g/cm³) : éthanol 0,79 ; huile 0,92 ; eau 1,00 ; glycérine 1,26. Arrondis les masses volumiques au centième et les volumes au dixième.
| Groupe | Flacon vide | Flacon plein | Volume de liquide |
|---|---|---|---|
| A | 48,0 g | 111,0 g | 50 mL |
| B | 48,0 g | 142,5 g | 75 mL |
| C | 52,0 g | 178,0 g | 100 mL |
| D | 52,0 g | 122,0 g | 70 mL |
- a)Calcule la masse de liquide mesurée par chaque groupe.
- b)Calcule la masse volumique obtenue par chaque groupe.
- c)Trois groupes trouvent la même valeur. Lesquels, et de quel liquide s’agit-il ?
- d)Le groupe D a mal lu son éprouvette (sa masse est juste). Quel volume aurait-il dû lire ?
Exercice 3 – Masse ou volume ★★
(4 pts)Masses volumiques : essence 0,75 kg/L ; fer 7 900 kg/m³ ; or 19,3 g/cm³ ; eau de mer 1 030 kg/m³. Arrondis au dixième si nécessaire.
- a)Le bidon d’une tondeuse à gazon contient 5 L d’essence. Calcule la masse d’essence, en kg.
- b)Une poutre en fer a un volume de 0,04 m³. Calcule sa masse en kg, puis en tonnes.
- c)Un lingot d’or a une masse de 12,4 kg. Calcule son volume en cm³.
- d)Un bassin d’aquarium de 2 m × 1,5 m × 1 m est rempli d’eau de mer. Calcule la masse d’eau, en kg puis en tonnes.
Exercice 4 – Flotter ou couler ★★★
(4 pts)Masses volumiques (g/cm³) : eau douce 1,00 ; eau de mer 1,03 ; huile 0,92 ; mercure 13,5. Une bille pleine de 2,0 cm³ a une masse de 2,04 g. Un cube plein en zinc (7,1 g/cm³) a une arête de 2 cm.
- a)Calcule la masse volumique de la bille. Flotte-t-elle dans l’eau douce ? Dans l’eau de mer ?
- b)Calcule la masse du cube de zinc. Que fait-il dans l’eau ? Sur le mercure ?
- c)On verse de l’huile sur de l’eau douce, puis on y lâche la bille. Où s’immobilise-t-elle ? Justifie.
- d)Un élève affirme : « la bille flotte dans l’eau de mer parce qu’elle est plus légère que le cube ». Corrige son raisonnement.
Exercice 5 – Expérience et raisonnement ★★★
(4 pts)Un élève veut identifier le métal d’une clé. Il la pèse : 23,7 g. Il la plonge dans une éprouvette contenant 20,0 mL d’eau ; le niveau monte à 23,0 mL. Références (g/cm³) : aluminium 2,7 ; zinc 7,1 ; fer 7,9 ; laiton 8,5 ; cuivre 8,96. Arrondis au dixième.
- a)Calcule le volume de la clé, puis sa masse volumique. Quel métal est-ce ?
- b)L’élève recommence avec deux clés identiques à la fois. Quelles valeurs de masse, de volume et de masse volumique obtiendra-t-il ?
- c)Une bulle d’air reste accrochée à la clé pendant la mesure. Le volume lu est-il trop grand ou trop petit ? La masse volumique calculée est-elle alors trop grande ou trop petite ?
- d)L’éprouvette est graduée de 1 mL en 1 mL : le volume réel de la clé est compris entre 2,5 et 3,5 mL. Entre quelles valeurs la masse volumique est-elle comprise ? Peut-on affirmer que la clé est en fer ? Propose une amélioration.
Bon courage !
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Voir le corrigé et le barème
Corrigé et barème – Masse volumique : ρ = m ÷ V
Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Chimie 4ᵉ
Exercice 1 – Conversions d’unités ★★
(4 pts)- a)10,5 × 1 000 = 10 500 kg/m³. (1)
- b)1 g/L = 0,001 g/cm³ : 1,84 ÷ 1 000 = 0,00184 g/cm³. (1)
- c)1 kg/L = 1 000 kg/m³ : 1 420 ÷ 1 000 = 1,42 kg/L. (1)
- d)1 g/mL = 1 000 g/L : 1,03 × 1 000 = 1 030 g/L. (1)
À retenir — 1 g/cm³ = 1 g/mL = 1 kg/L = 1 000 kg/m³ = 1 000 g/L. Contrôle avec l’eau : 1 g/cm³ = 1 000 kg/m³.
Exercice 2 – Exploiter un tableau de mesures ★★
(4 pts)- a)A : 111,0 − 48,0 = 63,0 g ; B : 142,5 − 48,0 = 94,5 g ; C : 178,0 − 52,0 = 126,0 g ; D : 122,0 − 52,0 = 70,0 g. (1)
- b)A : 63 ÷ 50 = 1,26 g/cm³ ; B : 94,5 ÷ 75 = 1,26 g/cm³ ; C : 126 ÷ 100 = 1,26 g/cm³ ; D : 70 ÷ 70 = 1,00 g/cm³. (1)
- c)A, B et C trouvent 1,26 g/cm³ avec des quantités différentes : c’est la glycérine. La quantité ne change pas la masse volumique. (1)
- d)V = m ÷ ρ = 70 ÷ 1,26 ≈ 55,6 mL (et non 70 mL). (1)
Le point clé — la masse volumique ne dépend pas de la quantité : des mesures justes sur un même liquide donnent toutes la même valeur.
Exercice 3 – Masse ou volume ★★
(4 pts)- a)m = ρ × V = 0,75 × 5 = 3,75 ≈ 3,8 kg. (1)
- b)m = 7 900 × 0,04 = 316 kg = 0,316 t (≈ 0,3 t). (1)
- c)12,4 kg = 12 400 g ; V = m ÷ ρ = 12 400 ÷ 19,3 ≈ 642,5 cm³. (1)
- d)V = 2 × 1,5 × 1 = 3 m³ ; m = 1 030 × 3 = 3 090 kg ≈ 3,1 t. (1)
Méthode — des unités en accord d’abord (kg et L avec des kg/L, kg et m³ avec des kg/m³, g et cm³ avec des g/cm³), puis m = ρ × V ou V = m ÷ ρ.
Exercice 4 – Flotter ou couler ★★★
(4 pts)- a)ρ = 2,04 ÷ 2,0 = 1,02 g/cm³ : elle coule dans l’eau douce (1,02 > 1,00) et flotte dans l’eau de mer (1,02 < 1,03). (1)
- b)V = 2 × 2 × 2 = 8 cm³ ; m = 7,1 × 8 = 56,8 g. Il coule dans l’eau (7,1 > 1,00) et flotte sur le mercure (7,1 < 13,5). (1)
- c)Elle traverse l’huile (1,02 > 0,92) et coule aussi dans l’eau douce (1,02 > 1,00) : elle s’immobilise au fond du récipient. (1)
- d)Ce n’est pas la masse qui compte mais la masse volumique comparée à celle du liquide : la bille flotte dans l’eau de mer car 1,02 < 1,03, quelle que soit sa masse. (1)
Attention — on compare des masses volumiques, jamais des masses : un objet léger peut couler, un objet lourd peut flotter.
Exercice 5 – Expérience et raisonnement ★★★
(4 pts)- a)V = 23,0 − 20,0 = 3,0 cm³ ; ρ = 23,7 ÷ 3,0 = 7,9 g/cm³ : c’est du fer. (1)
- b)m = 47,4 g ; V = 6,0 cm³ ; ρ = 47,4 ÷ 6,0 = 7,9 g/cm³, inchangée. (1)
- c)Le volume lu est trop grand (la bulle prend aussi la place de l’eau) ; la masse volumique calculée est donc trop petite. (1)
- d)Entre 23,7 ÷ 3,5 ≈ 6,8 et 23,7 ÷ 2,5 ≈ 9,5 g/cm³ : zinc, fer, laiton et cuivre restent possibles, on ne peut pas conclure. Mesurer plusieurs clés à la fois (volume plus grand, erreur de lecture moins gênante) ou prendre une éprouvette plus fine. (1)
Repère — une mesure a toujours une incertitude : on ne conclut que si une seule substance du tableau reste possible.
Ce document est la propriété intellectuelle de Ben, professeur particulier (benprofparticulier.fr), protégée par le Code de la propriété intellectuelle (art. L. 111-1 et L. 122-4). Il est mis à disposition pour un usage personnel de révision. Toute reproduction, diffusion, mise en ligne ou revente, totale ou partielle, sans autorisation écrite est interdite et constitue une contrefaçon (art. L. 335-2).
Ce contrôle de chimie 4ᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Masse volumique : ρ = m ÷ V » : 5 exercices, 55 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.
- Exercice 1 — Conversions d’unités ★★/ 4 pts
- Exercice 2 — Exploiter un tableau de mesures ★★/ 4 pts
- Exercice 3 — Masse ou volume ★★/ 4 pts
- Exercice 4 — Flotter ou couler ★★★/ 4 pts
- Exercice 5 — Expérience et raisonnement ★★★/ 4 pts
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours et la fiche de révision.
- Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 55 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
Voir tous les contrôles de chimie 4ᵉ · tous les devoirs surveillés corrigés
Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Masse volumique : ρ = m ÷ V » ?
- 55 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 55 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de chimie de quatrième ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Masse volumique : ρ = m ÷ V » du programme officiel de chimie en quatrième.
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.
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