S07 – Texture et perception : relier une mesure à une propriété 📝⚓︎
Masse volumique – Densité – Lien mesure ↔ qualité
En BTS MECP, on attend des réponses rédigées, justifiées et utilisant un vocabulaire scientifique précis. Une mesure doit toujours être interprétée dans un contexte professionnel.
🎯 Objectifs de la séance⚓︎
À l'issue de cette séance, vous serez capables de :
- définir la masse volumique et la densité
- calculer la masse volumique à partir de mesures expérimentales
- utiliser la densité pour caractériser un produit
- interpréter une mesure dans un contexte de contrôle qualité
- argumenter sur le lien entre mesure physique et qualité perçue
🧴 Pourquoi c'est important pour votre métier ?⚓︎
En institut ou en laboratoire cosmétique, vous serez amené(e) à :
- Vérifier qu'un lot est conforme en mesurant sa densité
- Détecter une erreur de fabrication (mauvais dosage, incorporation d'air)
- Comparer des produits : une crème "légère" vs une crème "riche"
- Comprendre pourquoi certaines phases flottent sur d'autres (émulsions)
- Ajuster une formulation pour obtenir la texture souhaitée
💡 Avez-vous remarqué que certaines huiles flottent sur l'eau ? Et que certaines crèmes semblent plus "lourdes" que d'autres ? La masse volumique explique ces différences et permet de contrôler la qualité d'un produit !
👉 Cette séance vous permettra de comprendre comment une simple mesure de masse et de volume peut révéler la qualité d'un produit cosmétique.
🧴 Situation professionnelle⚓︎
Vous travaillez au service contrôle qualité d'un laboratoire cosmétique.
Un lot d'huile corporelle vient d'être produit. Avant expédition, vous devez vérifier que sa densité est conforme au cahier des charges. Une densité anormale pourrait indiquer :
- une erreur de formulation (mauvais ratio d'huiles)
- une contamination (présence d'eau)
- une incorporation d'air excessive
« La densité mesurée est-elle conforme ? Que peut-on en déduire sur la qualité du lot ? »
📄 Documents fournis⚓︎
Document 1 – Définitions⚓︎
Masse volumique (ρ)⚓︎
La masse volumique (notée ρ, lettre grecque "rhô") exprime la masse d'un échantillon par unité de volume.
| Grandeur | Symbole | Unité SI | Autres unités |
|---|---|---|---|
| Masse volumique | ρ | kg·m⁻³ | g·mL⁻¹ ou g·cm⁻³ |
| Masse | m | kg | g |
| Volume | V | m³ | mL ou cm³ |
Rappel : 1 mL = 1 cm³
Densité (d)⚓︎
La densité (notée d) compare la masse volumique d'une substance à celle de l'eau (référence).
Avec \(ρ_{eau}\) = 1,00 g·mL⁻¹ (à 20°C)
Propriété importante : La densité est un nombre sans unité.
Conséquence pratique : Pour les liquides, si on mesure ρ en g·mL⁻¹, alors d ≈ ρ (numériquement).
Document 2 – Masse volumique de quelques substances⚓︎
| Substance | Masse volumique ρ (g·mL⁻¹) | Densité d |
|---|---|---|
| Eau pure (20°C) | 1,00 | 1,00 |
| Éthanol | 0,79 | 0,79 |
| Glycérine | 1,26 | 1,26 |
| Huile d'amande douce | 0,91 | 0,91 |
| Huile de ricin | 0,96 | 0,96 |
| Huile de coco (liquide) | 0,92 | 0,92 |
| Huile minérale (paraffine) | 0,85 | 0,85 |
| Miel | 1,42 | 1,42 |
Document 3 – Fiche technique de l'huile corporelle⚓︎
| Information | Valeur |
|---|---|
| Nom commercial | Huile Soyeuse Corps |
| Composition | Huile d'amande douce (60%), Huile de coco (30%), Parfum (10%) |
| Aspect | Liquide huileux, légèrement jaune |
| Densité attendue | 0,91 ± 0,02 |
Document 4 – Résultats d'analyse du lot n°2025-089⚓︎
| Paramètre | Résultat |
|---|---|
| Masse de l'échantillon | 45,8 g |
| Volume de l'échantillon | 50,0 mL |
| Température de mesure | 20°C |
| Aspect observé | Conforme (liquide huileux jaune pâle) |
Document 5 – Cahier des charges⚓︎
| Paramètre | Spécification |
|---|---|
| Densité | 0,89 à 0,93 |
| Aspect | Liquide huileux, jaune pâle à jaune |
| Odeur | Caractéristique, sans note rance |
🔬 Travail 1 – Comprendre masse volumique et densité⚓︎
1.1 – Sens physique de la masse volumique⚓︎
1. La masse volumique ρ = 0,91 g·mL⁻¹ signifie que :
☐ 0,91 g de substance occupe 1 L
☐ 1 mL de substance a une masse de 0,91 g
☐ 0,91 mL de substance a une masse de 1 g
2. Deux flacons identiques de 100 mL contiennent l'un de l'eau, l'autre de l'huile d'amande douce. Lequel est le plus lourd ? Justifiez.
1.2 – Comprendre la densité⚓︎
1. La densité de la glycérine est d = 1,26. Cela signifie que la glycérine est :
☐ 1,26 fois plus légère que l'eau
☐ 1,26 fois plus lourde que l'eau (à volume égal)
☐ 1,26 fois plus volumineuse que l'eau
2. Si on verse doucement de la glycérine dans un verre d'eau, que va-t-il se passer ?
☐ La glycérine flotte sur l'eau
☐ La glycérine coule au fond
☐ Les deux liquides se mélangent instantanément
3. Justifiez votre réponse en utilisant les valeurs de densité :
1.3 – Flotte ou coule ?⚓︎
À partir du Document 2, complétez le tableau :
| Substance | Densité d | Comparaison à l'eau | Flotte ou coule ? |
|---|---|---|---|
| Éthanol | 0,79 | d < 1 | |
| Glycérine | 1,26 | ||
| Huile d'amande douce | |||
| Miel |
Règle à retenir : Si d < 1, la substance ___ sur l'eau. Si d > 1, la substance _____.
🧮 Travail 2 – Calculer une masse volumique⚓︎
🎯 Compétence E2 : Mobiliser – Utiliser la formule appropriée.
Application au lot n°2025-089⚓︎
À partir du Document 4, calculez la masse volumique de l'huile corporelle.
Suivez la méthode D.U.C.I. :
D – Données⚓︎
- Masse de l'échantillon : m = _ g
- Volume de l'échantillon : V = _ mL
U – Unités⚓︎
- Masse en grammes (g) : ☐ OK
- Volume en millilitres (mL) : ☐ OK
- Résultat attendu en g·mL⁻¹ : ☐ OK
C – Calcul⚓︎
I – Interprétation⚓︎
Complétez :
La masse volumique de l'huile corporelle du lot n°2025-089 est de _ g·mL⁻¹. Cela signifie que chaque millilitre d'huile a une masse de _ g.
📊 Travail 3 – De la masse volumique à la densité⚓︎
3.1 – Calcul de la densité⚓︎
À partir de la masse volumique calculée, déterminez la densité de l'huile :
Vérification : La densité est-elle un nombre sans unité ? ☐ Oui ☐ Non
3.2 – Vérification de conformité⚓︎
À partir du Document 5 (cahier des charges) :
1. L'intervalle de conformité pour la densité est : _ à _
2. La densité calculée (d = _) est-elle dans cet intervalle ?
☐ Oui, le lot est conforme
☐ Non, le lot est non conforme
3. Rédigez une conclusion professionnelle (3-4 lignes) en utilisant la méthode O.A.C.J. :
🔄 Travail 4 – Calculs inverses⚓︎
🎯 Compétence E2 : Mobiliser – Manipuler les formules.
4.1 – Calculer une masse⚓︎
On souhaite prélever 250 mL d'huile de ricin (ρ = 0,96 g·mL⁻¹).
Quelle masse cela représente-t-il ?
Formule⚓︎
D'après ρ = m/V, on a : m = ρ × V
Calcul⚓︎
Interprétation⚓︎
250 mL d'huile de ricin ont une masse de _ g.
4.2 – Calculer un volume⚓︎
On dispose de 180 g de glycérine (ρ = 1,26 g·mL⁻¹).
Quel volume cela représente-t-il ?
Formule⚓︎
D'après ρ = m/V, on a : V = m / ρ
Calcul⚓︎
Interprétation⚓︎
📈 Travail 5 – Interpréter des résultats (niveau E2)⚓︎
🎯 Compétence E2 : Interpréter – Argumenter
Situation : Analyse de trois lots⚓︎
Le laboratoire analyse trois lots d'huile corporelle. Voici les résultats :
| Lot | Masse (g) | Volume (mL) | ρ (g·mL⁻¹) | Densité d | Conforme ? |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 46,2 | 50,0 | |||
| B | 43,5 | 50,0 | |||
| C | 45,0 | 50,0 |
Rappel : Cahier des charges : d = 0,89 à 0,93
Questions⚓︎
1. Complétez le tableau (calculs de ρ et d).
Calculs :
Lot A : ρ =
Lot B : ρ =
Lot C : ρ =
2. Quels lots sont conformes au cahier des charges ?
3. Pour le(s) lot(s) non conforme(s), proposez une hypothèse pour expliquer l'écart :
| Si d trop faible | Si d trop élevée |
|---|---|
| Incorporation d'air excessive | |
| Présence d'eau (contamination) | |
| Huile trop légère utilisée |
4. Question E2 : Quelle action recommandez-vous pour le(s) lot(s) non conforme(s) ? Justifiez en 2-3 lignes.
🧪 Travail 6 – Application aux émulsions⚓︎
🎯 Compétence E2 : Argumenter – Relier mesure et propriété
Situation : Comprendre une émulsion⚓︎
Une émulsion est un mélange de deux liquides non miscibles (ex : eau + huile) stabilisé par un émulsifiant.
Il existe deux types d'émulsions : - Émulsion H/E (Huile dans Eau) : gouttelettes d'huile dispersées dans l'eau - Émulsion E/H (Eau dans Huile) : gouttelettes d'eau dispersées dans l'huile
Questions⚓︎
1. D'après le Document 2, l'huile d'amande douce a une densité d = 0,91. L'eau a une densité d = 1,00.
Si on laisse reposer un mélange huile + eau sans émulsifiant, quelle phase sera au-dessus ?
☐ L'huile ☐ L'eau
Justifiez :
2. Une crème H/E (huile dans eau) a généralement une texture plus légère qu'une crème E/H. Proposez une explication liée à la densité de la phase continue.
3. Un technicien mesure la densité d'une émulsion H/E et trouve d = 0,98. Est-ce cohérent ? (La phase continue est l'eau)
☐ Oui ☐ Non
Justifiez :
🚀 Travail 7 – Approfondissement (pour aller plus loin)⚓︎
⚡ Ce travail est facultatif.
Influence de la température⚓︎
La masse volumique varie légèrement avec la température. Voici les données pour l'eau :
| Température (°C) | ρ eau (g·mL⁻¹) |
|---|---|
| 4 | 1,0000 |
| 20 | 0,9982 |
| 40 | 0,9922 |
| 60 | 0,9832 |
1. Comment évolue la masse volumique de l'eau quand la température augmente ?
2. Pourquoi est-il important de mesurer la densité d'un produit à une température fixée (généralement 20°C) ?
3. Si on mesure la densité d'une huile à 30°C au lieu de 20°C, la valeur sera-t-elle plus élevée ou plus faible ? Justifiez.
✍️ Synthèse personnelle (entraînement E2 – 5 à 7 lignes)⚓︎
🎯 Compétence E2 : Communiquer
Rédigez un court paragraphe expliquant comment la mesure de la densité permet de contrôler la qualité d'un produit cosmétique.
Votre synthèse doit contenir : - La définition de la masse volumique et de la densité - La méthode de calcul - L'utilité de cette mesure en contrôle qualité
Mots obligatoires à placer : masse volumique – densité – masse – volume – cahier des charges – conforme – qualité
🏆 Mes réussites aujourd'hui⚓︎
Avant de passer à l'auto-évaluation, prenez un moment pour reconnaître vos progrès !
Cochez ce que vous avez réussi à faire :
| Réussite | ✓ |
|---|---|
| J'ai compris la différence entre masse volumique et densité | ☐ |
| J'ai su calculer ρ avec la formule ρ = m/V | ☐ |
| J'ai su calculer la densité à partir de ρ | ☐ |
| J'ai su utiliser les formules inverses (m = ρ×V et V = m/ρ) | ☐ |
| J'ai su interpréter une densité (flotte/coule, conforme/non conforme) | ☐ |
| J'ai su relier la mesure à une propriété du produit | ☐ |
💡 Chaque case cochée est une victoire ! La densité est un paramètre de contrôle qualité simple mais très révélateur.
✅ Auto-évaluation⚓︎
Avant de rendre votre travail, vérifiez :
| Critère | ✓ |
|---|---|
| Je sais définir masse volumique et densité | ☐ |
| Je sais calculer ρ = m/V avec les bonnes unités | ☐ |
| Je sais que la densité est sans unité | ☐ |
| Je sais interpréter d < 1 ou d > 1 | ☐ |
| J'ai vérifié la conformité par rapport au cahier des charges | ☐ |
| J'ai rédigé ma synthèse avec les mots obligatoires | ☐ |
🔗 Pour la suite de la progression⚓︎
Dans les séances suivantes, vous découvrirez : - S08 : Cohérence des résultats (valider ou écarter une donnée) - S09 : Le pH (autre paramètre de contrôle qualité) - S10 (TP2) : pH-métrie – mesure et exploitation
🔧 Outils méthodologiques associés⚓︎
➡️ Fiche méthode 01 – Justifier une réponse scientifique (O.A.C.J.)
➡️ Fiche méthode 02 – Calculer et interpréter une concentration (D.U.C.I.)
📺 Pour réviser en vidéo⚓︎
🎬 Masse volumique et densité – Lumni – 4 min Définitions et exemples concrets de calculs.
🎬 Pourquoi ça flotte ou ça coule ? – 3 min Comprendre le lien entre densité et flottabilité.
🎬 Mesurer une masse volumique – TP – 5 min Protocole expérimental de mesure.
💡 Conseil : Si vous confondez masse volumique et densité, regardez la première vidéo !