Mesure : unités dérivées

Le système international d’unités ou le système SI, selon un accord international, a des unités de mesure fixes pour sept propriétés fondamentales : la longueur, la masse, le temps, la température, le courant électrique, la quantité de substance et la luminosité. Ces unités sont appelées unités de base SI.

Les unités de mesure dérivées de la combinaison mathématique des unités de base SI sont appelées des unités dérivées SI. Par exemple, le rapport de l’unité de distance SI (mètre ; m) et de l’unité de temps SI (seconde ; s) donne l’unité dérivée SI de la vitesse (mètre par seconde ; m/s). Une autre façon courante d’exprimer la vitesse d’un objet consiste à utiliser des miles par heure (miles/heure). Les miles par heure sont également considérés comme une unité dérivée, même si les unités de base ne sont pas des unités SI. En général, toute unité dérivée est une combinaison d’autres unités.

Unités dérivées : volume et densité

Le volume est la mesure de la quantité d’espace occupée par un objet. L’unité de longueur définit l’unité de volume.  

L’unité dérivée de volume SI est le mètre cube (m³), un cube dont la longueur de l’arête mesure exactement un mètre. Pour distribuer un mètre cube d’eau, nous pourrions construire une boîte cubique ayant une longueur d’arête d’exactement un mètre. Cette boîte contient un mètre cube d’eau ou de toute autre substance.  

Les autres unités de volume courantes sont le décimètre cube (dm³) et le centimètre cube (cm³). Un cube dont la longueur de l’arête mesure exactement un décimètre (ou 10 cm) contient un volume d’un décimètre cube (1 dm³ ou 1000 cm³). Un litre (L) est le nom le plus courant pour le décimètre cube. Un litre est égal à 1000 millilitres et un millilitre est égal à 1 centimètre cube.

La densité d’une substance est le rapport de la masse de la substance sur son volume  

Ainsi, les unités de la densité sont définies par les unités de masse et de longueur (volume = longueur ³). Comme l’unité de masse du SI est le kilogramme (kg) et celle du volume le mètre cube (m³), l’unité dérivée SI de la longueur est le kilogramme par mètre cube (kg/m3).  

Une autre unité courante, les grammes par centimètre cube (g/cm³), est souvent utilisée pour les densités de solides et de liquides, et grammes par litre (g/l) pour les gaz. 

Propriétés extensives et intensives de la matière

Une unité de mesure exprime l’ampleur d’une grandeur physique utilisée pour définir une propriété physique de la matière. Les propriétés physiques peuvent être extensives ou intensives. Si la propriété dépend de la quantité de matière présente, c’est une propriété extensive. Les propriétés extensives incluent la masse, le poids et le volume. Par exemple, un litre de lait a une plus grande masse qu’une tasse de lait. La valeur d’une propriété extensive est directement proportionnelle à la quantité de matière en question. Au contraire, si la propriété ne dépend pas de la quantité de matière présente, il s’agit d’une propriété intensive. La température est un exemple de propriété intensive. Si un litre de lait et une tasse de lait sont chacun à 20 °C, leur température reste à 20 °C lorsqu’ils sont mélangés. Prenons un autre exemple pour comprendre les propriétés distinctes mais connexes de la chaleur et de la température. Une goutte d’huile de cuisson chaude ayant éclaboussé sur votre bras provoque une gêne brève et mineure, tandis qu’un pot d’huile chaude engendre de graves brûlures. La goutte et le pot d’huile sont à la même température (une propriété intensive), mais le pot d’huile contient beaucoup plus de chaleur (propriété extensive).

Ce texte est adapté de Openstax, Chimie 2e, Section 1.3 : Propriétés physiques et chimiques et Openstax, Chimie 2e, Section 1.4 : Mesures.