Dernière mise à jour : 2026-06-16

La masse volumique d'un gaz est sa masse par unité de volume, et contrairement à un solide ou un liquide, elle varie considérablement avec la pression et la température, car les gaz sont très compressibles. Ce calculateur détermine la masse volumique d'un gaz parfait à partir de sa pression, de sa masse molaire et de sa température. On l'emploie en stœchiométrie, pour comparer si un gaz va monter ou descendre dans l'air, et dans tout contexte où un gaz doit être pesé indirectement à travers ses conditions physiques.

De la loi des gaz parfaits à la masse volumique

On part de la loi des gaz parfaits, $PV = nRT$, et l'on substitue le nombre de moles par la masse divisée par la masse molaire, $n = m/M$. En réarrangeant en masse par volume, on obtient :

$\rho = \frac{m}{V} = \frac{PM}{RT}$

Avec la pression $P$ en atmosphères, la masse molaire $M$ en g/mol, la température $T$ en kelvins et $R = 0{,}08206\ \mathrm{L\cdot atm/(mol\cdot K)}$, la masse volumique s'exprime en grammes par litre, ce qui équivaut à des kilogrammes par mètre cube.

Exemple résolu

Dioxyde de carbone ($M = 44{,}01\ \mathrm{g/mol}$) dans les conditions normales de température et de pression, $1\ \mathrm{atm}$ et $273{,}15\ \mathrm{K}$ :

C'est bien au-dessus de la masse volumique de l'air (environ 1,29 g/L dans les mêmes conditions), ce qui explique pourquoi le dioxyde de carbone s'accumule dans les espaces bas.

Pourquoi la masse volumique dépend des conditions

La masse volumique est directement proportionnelle à la pression et inversement proportionnelle à la température absolue. Comprimer ou refroidir un gaz rapproche les molécules et augmente la masse volumique ; le chauffer ou abaisser la pression les disperse. La masse molaire fixe le niveau de référence : à température et pression fixées, tout gaz contient le même nombre de molécules par litre, si bien qu'une molécule plus lourde donne un gaz plus dense. Un raccourci utile dans les conditions normales : une mole occupe 22,41 litres, donc $\rho = M/22{,}41$.

Pour la relation fondamentale entre pression, volume et température, voir le Calcul de la loi des gaz parfaits et le Calcul de la loi combinée des gaz. Comme les gaz plus légers sont moins denses, ils diffusent aussi plus vite, ce que quantifie la Calculateur de la loi d'effusion de Graham.