Grandeur volumique

En physique, une grandeur volumique est définie par le quotient d'une grandeur extensive d'un système sur le volume total de ce système.

Une grandeur volumique d'un composé chimique pur ou d'un mélange est le rapport de la grandeur extensive totale ${\displaystyle X}$ au volume total ${\displaystyle V}$ du corps pur ou du mélange^[1] :

Grandeur volumique : ${\displaystyle x_{V}={\frac {X}{V}}}$

La grandeur ${\displaystyle X}$ et le volume ${\displaystyle V}$ doivent être établis aux mêmes pression et température, ainsi qu'à la même composition pour les mélanges^[2].

Contrairement à la grandeur ${\displaystyle X}$, la grandeur volumique ${\displaystyle x_{V}}$ est une grandeur intensive, elle ne dépend donc pas du volume total du mélange, mais uniquement des proportions des constituants du mélange. Ainsi, tous les mélanges de même composition, aux mêmes pression et température, ont les mêmes grandeurs volumiques, quels que soient la quantité de matière, le volume ou la masse de ces mélanges. Par exemple, 20 l ou 20 m³ d'un mélange eau-éthanol à 40 % d'éthanol dans les conditions normales de température et de pression ont la même masse volumique ${\displaystyle \rho }$, la même énergie interne volumique, la même entropie volumique, etc.

Dans le Système international d'unités (SI) une grandeur volumique s'exprime en [${\displaystyle X}$]/m³, où [${\displaystyle X}$] représente l'unité SI dans laquelle s'exprime la grandeur ${\displaystyle X}$. Par exemple, une capacité thermique s'exprime en joules par kelvin (J K⁻¹), une capacité thermique volumique en en joules par kelvin mètre cube (J K⁻¹ m³).

Soit ${\displaystyle X}$ une grandeur extensive, ${\displaystyle x_{V}}$ la grandeur volumique^[1], ${\displaystyle {\bar {X}}}$ la grandeur molaire et ${\displaystyle x}$ la grandeur massique correspondantes. On a^[2] :

${\displaystyle x_{V}={X \over V}={{\bar {X}} \over {\bar {V}}}={x \over v}=\rho \,x}$

avec :

• ${\displaystyle {\bar {V}}}$ le volume molaire ;
• ${\displaystyle v}$ le volume massique ;
• ${\displaystyle \rho }$ la masse volumique.

Toutes ces grandeurs doivent être établies aux mêmes pression et température, ainsi qu'à la même composition pour les mélanges^[2].

Soit ${\displaystyle n}$ la quantité de matière, ${\displaystyle m}$ la masse et ${\displaystyle V}$ le volume du système considéré. On a :

${\displaystyle {\bar {V}}=V/n}$

${\displaystyle v=V/m}$

${\displaystyle {\bar {X}}=X/n}$

${\displaystyle x=X/m}$

${\displaystyle \rho =m/V=1/v}$

• Capacité thermique volumique
• Concentration molaire / densité numérique
• Densité de charge
• Densité d'énergie
• Distribution spatiale (physique)
• Fraction volumique
• Masse volumique / masse volumique apparente / masse volumique tassée
• Poids volumique
• Densité de puissance

• (en) Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA ou IUPAC), Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry [Green Book], Cambridge, 2007, 3^e éd. (1^re éd. 1988), 233 p. (ISBN 978-0-85404-433-7, présentation en ligne, lire en ligne [PDF]), p. 56.

(en) « volumic », IUPAC, Compendium of Chemical Terminology [« Gold Book »], Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1997, version corrigée en ligne :  (2019-), 2^e éd. (ISBN 0-9678550-9-8).

Contrairement aux grandeurs molaires et grandeurs massiques, l'UIPAC définit les grandeurs volumiques mais ne leur préconise aucun symbole.

• Jean Gosse, Constantes thermodynamiques : Données thermodynamiques des fluides, vol. K 535, Éditions Techniques de l'Ingénieur, 1990 (lire en ligne), p. 2.

• Grandeur massique
• Grandeur molaire
• Grandeur physique
• Grandeur spécifique

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