Une dernière dense

La densité d’un matériau est le rapport entre la masse de celui-ci et son volume. C’est une valeur qui par principe n’a pas d’unité.

Cependant, on peut quand même l’exprimer avec des unités. On parlera ainsi par exemple de kg/dm³ (ou kg/litre), de t/m³ ou encore de g/cm³.

Par convention, un litre d’eau à 4°C a une densité de 1, c’est à dire qu’un litre de cette eau à une masse de 1kg. On fait souvent abstraction de cette température, si bien qu’on peut dire qu’un mètre cube d’eau pèse une tonne.

Attention : la densité d’un matériau ne dépend pas uniquement du nombre d’atomes dans un volume donné mais aussi de l’arrangement de ceux-ci.

Dans la série des gaz, l’air « classique » (à 15°C et au niveau de la mer, et avec un taux d’humidité de 50%) a une densité d’environ 0.00122. C’est à dire qu’un mètre cube de cet air pèse 1.22kg. L’hélium, dont vous savez sûrement qu’il est plus léger que l’air, a une densité de 0.000167, soit 167g/m³. Le CO2, dont on parle souvent, a lui une densité de 1.8474 kg/m³.

Dans la série des bois, le saule, par exemple, a une densité de 0.449, soit 449kg/m³. Le châtaigner, c’est 0.6085, le pommier 0.736 et le buis de 0.919. Certains bois sont très peu denses : celle du balsa est seulement de 0.08, soit 80kg/m³. D’autres beaucoup plus denses, comme l’ébène dont la densité peut atteindre 1.3, soit 1300kg/m³.

C’est dans la catégorie des métaux qu’on va trouver les densités les plus élevées. Celle de l’aluminium, par exemple, est de 1.7, soit 1.7 tonne par m³. Celle du titane est de 4.54, celle du fer est de 7.87 et celle du cuivre est de 8.96. Cela signifie qu’un cube de cuivre de 10cm de côté pèse 8.96kg.

Mais on peut aller encore plus loin. Le plomb a une densité de 11.35 et celle du mercure est de 13.55. L’or a lui une densité de 19.32. C’est pour cette raison que le lingot d’or de 1kg est si petit (115x50x10mm). Il existe une version plus grosse, qu’on appelle « barre d’or » qui pèse 12.5kg pour des dimensions de 24.5×7.5x5cm.

Pour rester sur l’or, voici deux petits calculs. La dette française à l’heure ou j’écris ces lignes est de 3441 milliards d’euros. Au cours actuel, cela représente un cube d’or de 11.7m de côté. Et puisqu’on parle du cours, sachez que celui-ci correspond à une once troy. Ansi, avec un cours de 3454.6€, on divise par 31.1034768 et on trouve un peu plus de 111€ le gramme.

Enfin, le vainqueur toute catégorie est l’osmium, un métal dont la densité est de 22.61. Un volume d’osmium correspondant à celui d’un morceau de sucre de taille n°4 (1.14×1.8×2.8cm) pèserait 129.9g. Un volume d’osmium correspondant à celui d’un pack de 6 cannettes de soda pèserait plus de 51kg. Une tonne d’osmium tiendrait dans un cube d’à peine plus de 35cm de côté !