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Mtnmc IB EBXAnr. — Les laélhodes employées éSèna^

suivant qu'il s'agit d'un gaz ou d'une vapeur, en désignant ici sous le nom de vapeur le gaz émis par un corps liquide ou solide dans les circonstances ordinaires.

Biot et Arago, puis Regnault, se sont occupés de la mesure des densités des gaz. En principe, la méthode est simple ; elle résulte de la déflnition même de la grandeur cherchée : prendre a l'aide de la balance la masse du gaz contenu dans un vase, puis prendre la masse du volume d'air contenu dans le même vase, à la même température et pour la même force élastique ; le rapport des deux masses donne la densité du gaz par rapport à l'air.

En réalité, Texpérience est fort délicate. Les poids des gaz étant très faibles, des causes d'erreurs insignifiantes dans les pesées ordinaires prennent ici de l'importance.

Ainsi, le poids du gaz est tout à fait du même ordre de grandeur que la poussée qu'exerce sur le ballon qui le renferme Tair extérieur, quantité variable d'un moment a l'autre, suivant les conditions atmosphériques. En outre, le verre, comme on le sait, condense de l'humidité à sa surface, et ce poids d*eau qui s'iyoute à celui du ballon, dépend non seulement de la matière du verre, mais aussi de l'état hygrométrique de l'air, et peut ainsi varier entre les pesées. De là deux causes d'erreur, car l'expérimentateur prendra pour une variation du poids du gaz introduit dans le ballon, soit la variation de la poussée qu'il éprouve, soit la variation du poids de l'eau condensée à sa surface.

Nous allons voir comment Regnault a su éluder ces difficultés dans l'élégante méthode qui a fourni la plupart des résultats adoptés aujourd'hui, et que nous décrirons seule ici.

La masse des gaz était obtenue par la méthode précise de la double pesée ; or, Regnault eut l'heureuse idée d'employer comme tare un second ballon de même volume et de même surface extérieure que celui qui était destiné à contenir le gaz. En outre, tous les deux étaient formés de verre pris dans le même creuset, pour être de composition chimique identique, et possédaient des garnitures à robinet tout pareilles. Dans ces conditions, une fois qu'on avait obtenu l'équilibre du fiéau de la balance, celui-ci devait se maintenir indéfiniment, car les varia-

lions de poussées, dues au changement des conditions atmosphériques, devaient se faire sentir de la même façon sur l'un et sur Tautrc ballon, et la condensation de la vapeur d'eau sur les deux surfaces vitrées placées dans des conditions identiques devait être aussi la même. C'est ce dont Regnault s'assun du reste : après avoii* suspendu les deux ballons, dont les robinets étaient fermés, au-dessous des plateaux de la balance de précision qu'il comptait employer (flg. 238), il établit l'équilibre;

Fie. 335.

puis il laissa l'appareil sans y rien changer pendant quinze jours: malgré les variations de l'état atmosphérique, il constaU qo^ l'équilibre ne fut pas troublé pendant tout ce temps.

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Dans ces conditions, il est clair que tout changement observé onire deux jiegées ne peut provenir que de la variation du poids du gaz contenu dans le ballon dont on a modillé l'atmosphère iotérieur, et que le nombre de grammes qu'on Ecoute ou qu'on Ole du plateau au-dessous duquel se trouve ce ballon, donne exactement (après la correction très faible due à ta poussée de Tair sur ces poids) la masse du gaz enlevée ou introduite.

Pour faire l'expérience, on commence par dessécher avec soin l'intérieur du ballon en faisant plusieurs fois le vide dans celui-ci, et en y laissant rentrer le gaz parfaitement sec. Après avoir placé ce ballon dans le vase métallique V, représenté ligure 239, et l'avoir entouré de glace fondante, on fait le vide une dernière fois aussi exactement que possible.

Un manomètre barométrique donne laforce élastique très faible h du gaz restant. On ferme le robinet R du ballon, on rerire celui-ci de la glace, ou l'essuyé avec soin t') et on l'accroche au plateau de la balance.

Les <leu<î ballons sont alors laissés plus de deux heurus dans l'atmosphère sèche de la cage de la balance pour que leurs surfaces se mettent dans le mAmeétat; puis on établit l'équilibre,

(1) Il Ds fiul pas ■chevcr l'eiiujage avec àtt lingei trop «aei, or on éloclrii«raii !■ aurttca du verra, il le* atinclion* ikctriquN qui M inuil-

après avoir eu soin de placer dans le plateau au-dessous duqnri est accroché le ballon vide un nombre de grammes supérieur à Taugmentation de masse présumée du ballon après rintroductioa du gaz. Cette précaution est nécessaire pour pouvoir alors rétablir réquilibre en enlevant des poids de ce plateau, confomiément à la méthode de la double pesée.

L'équilibre atteint, on reporte le baUon dans la glace fondante, et on le remplit du gaz sec sous la pression atmosphérique H donnée par le baromètre. Après avoir fermé le robinet (*), et avoir essuyé le ballon, on le reporte sous le plateau de la balance ; oo attend quelque temps, et l'on procède à la pesée. On obtient ainsi le nombre de grammes P qui représente la masse du gtz introduit.

Nous ferons remarquer tout de suite que cette masse P de gtz occuperait, a 0®, le volume du ballon avec une force élastique égale à H — A, puisque, après l'avoir ajoutée à la masse très faible de gaz primitivement contenue dans le ballon, et y possédant une force élastique A, la force élastique totale est devenue H.

En répétant avec l'air exactement la même série d'opérations, on obtient la masse p de ce gaz qui remplirait le ballon aree une foi ce élastique connue H' — A'.

Nous avons ainsi deux masses P et p de gaz et d'air occupant

le même volume, celui du ballon à O*, à la même température 0*,

mais ayant des forces élastiques un peu différentes H — i et

H' — A'. Or, nous savons que la masse d'un gaz qui à une même

température occupe un même volume est proportionnelle i sa force

élastique ; il en résulte que la masse du gaz qui occuperait a 0* le

II» j»

volume du ballon avec la force élastique H' — A' serait P r- — r- :

c'est là une conséquence de la loi de Mariette très légitimemeot applicaUe ici, quel que soit le gaz, puisque les forces élastique»

festenùenl alors entre le bftUon et les parois de U cage de la haianff Ita»s«raieDl U pesce.

x\ Pour ^Ure cnHaia que U for» élastM|iie da gaz fût bien la prearioi alino:»plienqQe du momeflit , <m laissait peodaat un temps très court k ball0> en libre communicaUoo arec l'aliiiosplière avant de femer le robiaeL

H' — A' et H — h sont très voisines Tune de l'autre. Par conséquent, P r^ r- et p représentant des masses de gaz et d'air

H — il

occupant le même volume à la même température et possédant la même force élastique (H' — A'), la densité du gaz par rapport à Tair est égale à :

Gomme on le voit, cette densité correspond exactement à la température de 0® et à la pression atmosphérique, puisque H' — A' est toujours voisin de cette force élastique.

Si Ton veut obtenir la densité du gaz par rapport à Tair sous une pression différente de celle de Tatmosphère, il n*y a qu'à donner au gaz et à Tair enfermé dans le ballon la force élastique voulue, qui sera mesurée exactement par un manomètre barométrique ou par un manomètre à air libre selon sa valeur. D'un autre côté, si Ton veut déterminer cette densité pour une température quelconque, il n'y a qu'à remplacer la glace qui entoure le ballon par un bain à cette température ; par exemple, en l'entourant de vapeur d*eau bouillante on pourra prendre la densité à la température de 100**.

Voici quelques-uns des résultats obtenus par Regnault.

DENSITÉ DES GAZ PAR RAPPORT A l'aIR.

Azote . . . 0,971 37 \

Hydrogène 0,06U26 | à 0* et bous la pression de 76 cent, de mercure.

Oxygène. . 1,100 03 )

Sous la pression de

'^G* 87%413 38-,839 fâ*,400

Aride carbonique I ^0^. ^r^^^^ , ^524^q

Ce tableau justifie ce que nous avons dit g 1. On voit que la densité de Tacide carbonique, sous la pression de 76 cent, de

mercure, diminue un peu quand la température s'élève. Onvoil aussi, qu'à 0°, cette densité diminue un peu avec la presâioa, tandis qu'à 100' elle ne varie plus sensiblement; on doit en conclure qu'à 100° l'acide cai'bonique obéit aussi bien que l'air a la toi de Mariotto (Voir g 1).

Lee expériences de Regnault sur la dilatation des gax et sur leur compres&ibilité permettent du reste de calculer, d'après la valeur d que possède la densité d'un gaz par rapport à l'air à 0* et sous la pression atmosphérique, la valeur toi^')'"^ P^" diflèrente qu'elle prend, pour une autre température ou une autn pression. En effet nous avons vu (g 1) qu'à la même température, mais sous une pression H' différente de la pressioe

9 et d ayant la signification indiquée dans ce paragraphe; et qo'l uno autre température t on obtient la nouvelle valeur de la dea-

sité en multipliant celle qu'elle possède à 0° par ,j',, en appelant a et Y les coefricients de dilatation moyens entre 0* et t* de l'air et du gaz sous la pression constante considérée.