Pourquoi un litre d'eau pèse 1 kg ?

Pourquoi un litre d’eau pèse-t-il (presque) un kilogramme ? L’histoire d’une définition astucieuse.

On entend souvent dire qu’un litre d’eau pèse un kilogramme. Cette affirmation, bien que pratique au quotidien, mérite d’être nuancée. Il ne s’agit pas d’une vérité absolue, mais plutôt de la conséquence d’une définition astucieuse mise en place à la fin du 18ème siècle. Décryptons ensemble ce lien historique fascinant.

L’histoire commence avec la Révolution française et la volonté d’uniformiser les poids et mesures. L’Académie des sciences fut chargée de créer un système décimal, universel et rationnel. Pour l’unité de masse, le gramme fut proposé. Sa définition originale reliait directement la masse au volume d’eau. Un gramme était défini comme la masse d’un centimètre cube (soit un millilitre) d’eau pure à la température de sa densité maximale, soit 4°C.

Ce choix, loin d’être arbitraire, présentait de nombreux avantages. L’eau, substance abondante et facilement accessible, permettait de reproduire le gramme avec une relative simplicité. De plus, le lien entre masse et volume, via la densité de l’eau, simplifiait la compréhension et l’application de ce nouveau système.

Le kilogramme, mille fois plus grand que le gramme, hérita logiquement de cette définition. Un kilogramme correspondait ainsi à la masse d’un décimètre cube (soit un litre) d’eau pure à 4°C. C’est de cette définition originelle que provient l’association quasi-systématique entre un litre d’eau et un kilogramme.

Cependant, il est important de noter que cette définition a évolué. Pour des raisons de précision et de stabilité, le kilogramme est désormais défini à partir de la constante de Planck, une constante fondamentale de la physique quantique. Cette nouvelle définition, adoptée en 2019, permet une mesure plus précise et stable du kilogramme, indépendante des variations de la densité de l’eau.

Malgré ce changement, l’ancienne définition reste une excellente approximation. La densité de l’eau à 4°C est très proche de 1 g/cm³, ce qui explique pourquoi un litre d’eau pèse presque un kilogramme. L’écart est minime et négligeable dans la plupart des situations courantes.

En conclusion, l’association entre un litre d’eau et un kilogramme n’est pas un hasard, mais l’héritage d’une définition astucieuse du gramme, basée sur la densité de l’eau. Bien que cette définition ait évolué, elle continue de refléter un lien fondamental entre masse et volume, et explique pourquoi cette approximation reste pertinente dans notre quotidien.