Mesurer un volume, une masse et une température

En cuisine, les recettes indiquent souvent les quantités nécessaires en masse. Mais pour les liquides ou les matières granulaires, on parle parfois de cuillère à soupe d'huile ou de verre à vin. À quelle grandeur physique correspondent ces mesures ?
Réponse  : la grandeur mesurée est le volume. Comment le mesure-t-on ? Utilise-t-on un appareil spécifique comme pour la masse ou la température ?
I. La mesure d'un volume
•  Le volume correspond à la place prise par une substance qu'elle soit liquide, solide ou gazeuse. En mathématiques, nous apprenons à calculer le volume de différents solides (cube, cylindre, etc.). Mais comment mesurer le volume d'un liquide ?
•  Il faut utiliser un appareil de mesure. Il en existe plusieurs, mais le plus courant est l'éprouvette graduée. Réalisons une mesure avec cet appareil. Versons un peu d'eau dans l'éprouvette graduée.
Mesurer un volume, une masse et une température - illustration 1
La surface libre du liquide est courbée. Cette surface en courbe est appelée ménisque. Pour mesurer le volume du liquide, il faut lire la graduation indiquée par le bas du ménisque.
•  Il existe bien d'autres récipients qui permettent de mesurer un volume : les béchers, les erlenmeyers, etc. Pour mesurer un volume donné, on utilise également des récipients jaugés qui ont un repère indiquant un volume bien déterminé.
•  Les unités en physique et en chimie sont les mêmes pour les scientifiques de tous les pays et sont unifiées par des règles dans le Système International d'unités (S.I.). Les unités de base de ce système sont appelées les unités légales.
L'unité légale de volume est le mètre cube (m3), mais pour les liquides, on utilise couramment une autre unité : le litre (L).
Les correspondances entre unités sont les suivantes :
1 m3 = 1 000 L
1 dm3 (décimètre cube) = 1 L
1 cm3 (centimètre cube) = 1 mL (millilitre)
II. La mesure d'une masse
L'unité légale de masse est le gramme. Pour mesurer une masse, il faut utiliser une balance. Réalisons une mesure avec cet appareil.
•  Protocole : dans un premier temps, le récipient vide est placé sur la balance. Puis on remet la balance à zéro : c'est la tare. On verse ensuite dans le récipient 200 mL d'eau. La masse de ce volume d'eau se lit alors directement sur la balance.
Mesurer un volume, une masse et une température - illustration 2
•  Résultat : on obtient une masse de 200 g, ce qui signifie qu'1 L d'eau a une masse de 1 000 g, soit 1 kg ou encore qu'1 mL (1 cm3) a une masse de 1 g.
On dit que la masse volumique de l'eau est de 1 g/cm3.
•  Remarque : il ne faut pas confondre les notions de masse et de poids : la masse ne dépend que de la quantité de matière alors que le poids dépend de l'attraction terrestre.
III. La mesure d'une température
•  Pour mesurer une température, on utilise un thermomètre dans lequel un liquide coloré se dilate plus ou moins. La température se lit sur la graduation gravée sur le verre.
•  L'unité courante de température est le degré centigrade, également nommé degré Celsius (°C). Ce n'est toutefois pas l'unité légale, qui est le kelvin (K). Ce dernier n'est utilisé que par les scientifiques et jamais dans la vie courante.
IV. Convertir des mesures de masse et de volume
1. Convertir une masse
• Voici le tableau de conversion des masses
tonne
quintal
 
kilogramme
hectogramme
décagramme
gramme
décigramme
centigramme
milligramme
t
q
 
kg
hg
dag
g
dg
cg
mg

• Si le nombre est entier :
tonne
quintal
 
kilogramme
hectogramme
décagramme
gramme
décigramme
centigramme
milligramme
t
q
 
kg
hg
dag
g
dg
cg
mg




2
3
5






0
2
3
5




• Pour convertir : 235 g = ? kg
  • prendre le chiffre des unités (5) et le placer dans la case de la mesure donnée (g) ;
  • puis placer les autres chiffres en suivant l'ordre (le chiffre des dizaines, puis celui des centaines) ;
  • enfin, mettre la virgule dans la colonne de la mesure demandée (kg) à la droite du chiffre. Si une case est vide, ajouter un zéro.
La réponse est : 235 g = 0,235 kg.
• Si le nombre est décimal :
tonne
quintal

kilogramme
hectogramme
décagramme
gramme
décigramme
centigramme
milligramme
t
q

kg
hg
dag
g
dg
cg
mg






6
4
8







6
4
8
0,

• Pour convertir : 64,8 dg = ? mg
  • prendre le chiffre des unités (4) et le placer dans la case de l'unité donnée (dg) ;
  • puis placer les autres chiffres sans mettre la virgule ;
  • enfin, mettre la virgule dans la colonne de l'unité demandée (mg) à la droite du chiffre. Si une case est vide, ajouter un zéro.
La réponse est : 64,8 dg = 6 480 mg.
2. Convertir un volume
• Voici le tableau de conversion des volumes :
Mesurer un volume, une masse et une température - illustration 3
• Pour convertir : 253,4 m3 = ? dm3
  • prendre le chiffre des unités du nombre à convertir (3) et le placer dans la colonne unité (u) de la mesure donnée (m3) ;
  • puis placer les autres chiffres du nombre sans mettre de virgule ;
  • enfin, placer la virgule dans la colonne unité (u) de la mesure demandée (dm3) à la droite du chiffre. Si une case est vide, ajouter un zéro.
La réponse est : 253,4 m3 = 253 400 dm3.
Mesurer un volume, une masse et une température - illustration 4
En quelle(s) unité(s) peut-on mesurer un volume ?
Cochez la (ou les) bonne(s) réponse(s).
le mètre
le mètre cube
le litre
le gramme
le degré Celsius
Le gramme est l'unité légale de masse, le mètre l'unité légale de longueur et le degré Celcius est l'unité courante de température. L'unité légale de volume est le mètre cube, mais pour les liquides, on utilise couramment une autre unité : le litre.
Convertis 1 200 litres en mètres cubes.
Cochez la bonne réponse.
1 200 L = 1,2 m3
1 200 L = 1 200 m3
1 200 L = 12 m3
1 200 L = 120 m3
Un mètre cube est équivalent à 1 000 litres.
Un mètre cube est équivalent à 1 000 litres. 1 200 litres représentent donc 1,2 mètre cube.
Convertis 2,5 décimètres cubes en litres.
Cochez la bonne réponse.
2,5 dm3 = 25 L
2,5 dm3 = 250 L
2,5 dm3 = 2,5 L
2,5 dm3 = 0,25 L
Un décimètre cube est équivalent à un litre. 2,5 décimètres cubes représentent donc 2,5 litres.
Convertis 250 millilitres en litres.
Cochez la bonne réponse.
250 mL = 2,5 L
250 mL = 0,25 L
250 mL = 2500 L
250 mL = 0,0250 L
Un millilitre représente un millième de litre.
250 millilitres représentent 0,250 litre, soit un quart de litre.
Complète l'égalité suivante.
Écrivez la réponse dans la zone colorée.
40,5 kg =  g
Un kilogramme est égal à 1 000 grammes.
Pour convertir des kilogrammes en grammes, il suffit de multiplier par 1 000 : 40,5 × 1 000 = 40 500.
Complète l'égalité suivante.
Écrivez la réponse dans la zone colorée.
155 g =  kg
Un gramme est égal à 0,001 kilogramme.
Un kilogramme est égal à 1 000 grammes. Pour convertir des grammes en kilogrammes, il suffit de diviser par 1 000 : 155/1 000 = 0,155.