V. — MESURE DE LA DENSITE DES VAPEURS
803. Méthode de Gay-I-ussac. — »- Appareil de Gay-Lussac, — La méthode de Gay-Lussac s'applique surtout à la détermination de la
densité de vapeur de substances très volatiles et des températures peu élevées.
Dans une éprouvette A (fig. 5S5), divisée en centimètres cubes, pleine de mercure et placée sur une cuvette en fonte C contenant du mercure, on introduit une petite ampoule en verre soulIlÉ remplie complètement par un poids connu p du liquide à étudier. On entoure l'éprouvelte d'un manchon B plein d'eau, contenant un agitateur et un thermomètre, et le tout est installé sur un fourneau. Dès qu'on chauffe, l'aUipoule crève et le niveau du mercure baisse. Quand on approche de la température voulue, on modère le feu de manière à rendre pendant quelques instants le thermomètre stationnaire, puis on mesure au même moment la température et la pression. Pour avoir la pression, Gay-Lussac se servait d'une poiole mobile le long d'une règle divisée latérale et l'amenait successivement au niveau du mercure dans l'éprouvette et dans la marmite; la distance mesurée A, ramenée àO°, était retranchée de la hauteur barométrique; dans les appa- ,t reils que l'on construit maintenant, cette dis j position est remplacée par une vis à deux pointes dont la longueur est mesurée une fois pour toutes, et qu'on peut amener au contact du mercure de la cuve. On Réduit le volume pig. &S5. de la vapeur du nombre des divisions qu'elle
occupe dans l'éprouvette, en tenant compte de la dilatation du verre. Enfin, on calcule la densité parla formule (696)
= yda
m HFSî'
On a eu soin, bien entendu, de prendre p assez petit pour que la vapeur ne soit pas saturante.
Ou peut obtenir ainsi les densités de tous les corps bouillant audessous de 100°; pour d'autres, il faudrait remplacer l'eau du manchon par de l'huile, mais, a partir d'une certaine température, l'huile cesse d'être transparente.
L'appareil de Gay-Lussac manque de précision : la largeur de l'éprouvette empêche de mesurer exactement le volume; la détermination de la presÊÏon est affectée des erreurs de visée provenant de la réfraction au travers d'un manchon de verre forcément irrégulîer; enfm l'agitation du bain, qui seule permettrait une mesure exacte de la température, doit être nécessairement interrompue
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pendant les lectures, car cette agitation se transmet au mercure de l'éprouvette.
804. Appareil de Regnault. — RegnauU a fait des déterminations par la même méthode, mais avec un appareil
beaucoup plus précis, analogue à celui que nous avons décrit au numéro 7*74.
Les deux baromètres sont remplacés par les deux branches d'un manomètre; l'une d'elles communique avec un ballon jaugé avec soin et contenant l'ampoule; avant de briser celle-ci, on fait le vide dans le ballon et on mesure à diverses températures la pression du résidu d'air qu'on est obligé d'y laisser; on ramène ensuite le mercure toujours k un même repère correspondant <t un volume
805. Appareil d'Hoffmann. — L'éprouvette de l'appareil de Gay-Lussac est remplacée par un tube barométrique portant deux divisions, l'une en millimètres, l'autre en centimètres cubes; il est installé (fig. 536) sur une cuvette à' mercure dont l'une des parois est formée par une glace, afin qu'on puisse lire le niveau du mercure sur la graduation, et entouré d'un
manchon de verre dans lequel on fait circuler ^^
soit de la vapeur d'eau, soit de la vapeur d'alcool amylique qui donne une température de 132°, soit de la vapeur d'aniline qui donne 180°. La petite ampoule est remplacée par un très petit flacon fermant k l'émeri.
806. Méthode de Dnn«s. — Appareil de Dumas. — La méthode de Dumas, plus précise que la précédente, se rapproche de la méthode employée pour déterminer la densité des gaz. Un ballon à col effilé (fig. 557) est suspendu au plateau d'une bonne balance et pesé. On y introduit ensuite un excès de la substance à. vaporiser et on le place, fixé sur un support entre deux anneaux, dans une marmite contenant, suivant la température que l'on '^'
veut atteindre, de l'eau, de la glycérine, de l'huile ou un alliage fusible; dans ce dernier cas, le ballon doit être en verre dur. On chauffe en agitant. La substance, en se vaporisant, chasse l'air du ballon;
quand le jet de vapeur a cessé, on ferme la pointe au chalumeau et on note au même instant la température et la pression atmosphérique. Le ballon, retiré du bain, est reporté à la balance; sa variation de poids p représente, en admettant que la poussée n*ait pas changé, la différence entre le poids de vapeur qu'il contenait quand on Ta fefrmé et le poids de Tair qu'il contenait au début. On a donc, en appelant Y^ le volume à 0** du ballon, T la température du bain au moment de la fermeture, t la température de Fexpérience,
p = Vo (1 + *T) da ^ j^^ - Vo (4 + kt) a ^ ^^, ,
On casse la pointe sur de Teau distillée ; la vapeur achève de se condenser et Teau remplit complètement le ballon qu'pp pèse de nouveau; la différence P avec la première pesée donne la différence entre le poids de Teau qui remplit le ballon et le poids de Tair qu'il contenait au début. On a donc, en désignant par e le poids spécifique de Teau à la température /,
P = Vo (1 + *0 e - Y, (1 + AO a ^ ^T^V
Ces deux équations permettent de déterminer V^ et rf.
Nous avons supposé qu'il ne restait pas d'air dans le ballon après sa fermeture, et, si l'opération est bien conduite, il n'en restera effectivement pas; on ne pourrait pas, du reste, le reconnaître en opérant comme on vient de le dire, car l'eau distillée le dissoudrait. On ne pourrait constater la présence de l'air dans le ballon qu'en Ouvrant ce dernier sur le mercure, ce qui n'est possible qu'avec un ballon de petites dimensions. Supposons qu'on trouve ainsi une quantité d'air notable ; on la mesurera dans une éprouvette graduée où elle occupera un volume v sous une pression à à la température t\ on en déduira son poids
Ai
1C = va «zrn
T6Ô 1 + (xV
et le volume qu'elle occuperait à la pression H et à la température t, On remplacera alors la première équation par la suivante :
p = [Vo(l + AT)- U] rf« ^ P:l^ + ,. - Vo (1+ ^ «^Sj r^
Quand la température à laquelle on veut déterminer la densité de vapeur est très élevée, on doit remplacer le bsdlon de verre par
SECOND CHANGEMENT d'ÉTAT 7ÏI
un ballon de porcelaine. Od peut le chauffer, comme le faisaieut H. S.'C. Deville et M. Troost, dans uu bain de vapeur de cadmium ou de vapeur de zinc; on le ferme en Tondant au chalumeau h gaz (onnaat un petit bouchon en porcelaine posé sur son col.
807. Appareil de liegnault. — Regnault a fait quelques déterminations par la même méthode. Deux tubes en verre vert, pouvant supporter une température de 600*, étaient placés dans la même étuve; l'ua contenait la substance à vaporiser, l'autre de l'air. En même temps qu'on fermait le premier & la lampe, on fermait un robinet dont le second était muni, pour le mettre ensuite en communication avec un manomètre et le porter
& 0* alîn de déterminer sa température initiale.
808. Héibode de Veyer. — Un tube A (fig. 558), fermé à sa partie inférieure, porte latéralement, k sa partie supérieure, un petit tube de dégagement B; il est placé au milieu d'une sorte de matras C. En faisant bouillir dans ce matras un liquide convenablement choisi, on porte le tube à une température plus ou moins élevée, 100° avec l'etCu, 132* avec l'alcool amylique, etc. Cette température étant atteinte, et le tube de dégagement aboutissant au-dessous d'une éprouvette divisée remplie d'eau, D, on laisse tomber dans le tube un poids connu p de la
substance à vaporiser et on ferme immédia- p, ««
tement l'extrémité supérieure avec un bouchon de caoutchouc. La substance se vaporise, et l'air dont sa vapeur prend la place se dégage dans le tube divisé oii on mesure son volume v & la température t et sous une pression connue H; le poids de cet air est
P — ™ Î65 l + xf
et le rapport ", représente, par définition même, la densité de la vapeur.
On voit donc qu'il est inutile de connaître la température du tube; la méthode est, de plus, fort expéditive, et, si elle n'est pas susceptible d'une grande précision, elle suffit néanmoins pour résoudre certains problèmes de chimie théorique; aussi est-ce surtout dans les lal>oratoires de chimie qu'on rencontre ce petit ' appareil.
809. VarlatUa de la densité des vupears. — En mesurant la densité d'une vapeur sous différentes pressions par la méthode de Gay- Lussac, ou à diverses températures par la 'méthode de Dumas, on pourra, comme nous Tavons montré pour les gaz (642 et 643), en déduire leur compressibilité ou leur dilatation.
A une température déterminée, la densité de vapeur augmente, en général, avec la pression, et cela, d'autant plus que' la température est plus basse. Par exemple, Bineau a trouvé à â(>* pour Tacide formique :
Sous la pression 2,1 la dansité 2,8 | » 16,7 » 2,94
Sous une pression déterminée, la densité de vapeur d'un corps diminue, en général, quand la température s'élève, mais pour rester très sensiblement stationnaire à partir d'une température suffisamment élevée; ce qui revient k dire qu'elle se dilate d'abord beaucoup plus que l'air, puis tend vers le même coefficient de dilata-
tion. Par exemple, Cahours a trouvé pour l'acide acétique, par la méthode de Dumas,
D'une manière générale, la compressibilité et la dilatation d^une vapeur croissent rapidement quand on approche du point de condensation, diminuent quand on s'en éloigne, et satisfont d'autant mieux aux lois de Mariotte et de Gay-Lussac que la température est plus élevée et la pressioh plus faible.
La vapeur d^eau, qui a été étudiée par Regnault et par Cahours, obéit à cette règle, et sa densité peut être regardée comme constante et égale à 0,62, quand lé rapport de sa force élastique à sa tension maxima, à la même température, ne dépasse pas 0,8.
La densité de quelques vapeurs subit des variations remarquables avec la température; par exemple, la densité de vapeur de soufre est égale
à 6,6 à SOO"" d'après Dumas,
2,9 665 M. Troost,
