Qu'est-ce que le calculateur de masse volumique d'un gaz ?
Cet outil calcule la masse volumique d'un gaz parfait à partir de trois grandeurs mesurables : la pression absolue, la masse molaire et la température absolue. Il repose sur la loi des gaz parfaits réarrangée et fonctionne pour n'importe quel gaz — air, azote, dioxyde de carbone, méthane, et bien d'autres. Les résultats sont exprimés en kilogrammes par mètre cube (kg/m³), une valeur numériquement identique aux grammes par litre (g/L).
Comment l'utiliser
Saisissez la pression en pascals (Pa), la masse molaire en grammes par mole (g/mol) et la température en kelvins (K). Par exemple, la pression atmosphérique standard vaut 101325 Pa, l'air sec présente une masse molaire d'environ 28,96 g/mol et 0 °C correspond à 273,15 K. Cliquez sur « Calculer » pour obtenir la masse volumique. Pour passer des °C aux K, ajoutez 273,15 ; pour convertir des atm en Pa, multipliez par 101325.
La formule expliquée
En partant de \(PV = nRT\) et sachant que \(n = \text{masse}/M\) et que la masse volumique \(\rho = \text{masse}/V\), l'équation se réarrange en $$\rho = \frac{PM}{RT}.$$ Ici, \(R = 8{,}314462618\ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\). Comme \(R\) s'exprime en unités SI, la masse molaire doit être en kg/mol : le calculateur divise donc en interne votre valeur en g/mol par 1000. La masse volumique augmente avec la pression et la masse molaire, et diminue lorsque la température s'élève.
Exemple détaillé
Pour de l'air sec dans les conditions standard : \(P = 101325\ \text{Pa}\), \(M = 28{,}96\ \text{g/mol} = 0{,}02896\ \text{kg/mol}\), \(T = 273{,}15\ \text{K}\). On obtient alors $$\rho = \frac{101325 \times 0{,}02896}{8{,}314462618 \times 273{,}15} \approx \frac{2934{,}37}{2271{,}10} \approx 1{,}292\ \text{kg/m}^3$$ — soit exactement la masse volumique bien connue de l'air à 0 °C.
Questions fréquentes
Le kg/m³ est-il égal au g/L ? Oui. \(1\ \text{kg/m}^3 = 1\ \text{g/L}\) exactement : les deux résultats affichent donc la même valeur.
Pourquoi la température doit-elle être en kelvins ? La loi des gaz parfaits utilise la température absolue ; employer les °C donnerait des masses volumiques erronées (voire négatives).
Est-ce précis pour les gaz réels ? C'est une excellente approximation à pression et température modérées. Près de la condensation ou à très haute pression, des corrections pour gaz réels (facteur de compressibilité Z) deviennent nécessaires.
