DÉTERMINATION DE LA DENSITÉ DES CORPS

Nous ne nous étendrons pas davantage sur les machines qui se rapportent à la pression de l’air. Laissant de côté les divers instrumens qu’on pourrait encore présenter, mais dont les explications découleraient naturellement des principes qui ont été établis, nous allons passer à une autre question, et nous occuper de la détermination de ce qu’on appelle la densité des corps , ou bien de la détermination de la quantité de matière que les corps enferment sous le même volume.

L’expérience nous apprend que les corps, sous le même volume, ne contiennent pas la même quantité de matière. Je prends un morceau de plomb et un égal volume de liège , par exemple, et je trouve une différence extrêmement grande entre ces deux corps. C’est là un phénomène qui ne peut nullement nous échapper.

C’est une question fort curieuse de déterminer cette quantité de matière pour tous les corps. Généralement parlant, la densité d’un corps serait la quantité de matière renfermée dans ce corps, sous un volume constant, que l’on prend pour tous les corps. Autrement, cela ne voudrait rien dire.

Imaginez qu’on ait taillé en cube tous les solides , et que l’on ait rempli une capacité d’un décimètre cube des divers liquides et fluides élastiques; qu’on ait déterminé ensuite la quantité de matière que les solides, liquides ou fluides renfermaient sous ce volume ; les nombres qui exprimeront cette quantité seront ce qu’on appelle, en général, la densité d’un corps .

Comment connaissons-nous la matière? Nous ayons vu qu’il n’y a pas de meilleur moyen de l’apprécier que par les poids qui sont proportionnels aux masses des corps, ou à la quantité de matière qu’ils renferment. C’est donc par les poids que nous jugerons de la quantité de matière. Si nous avions pris un volume déterminé, il faudrait rester toujours fidèle à celui que l’on aurait adopté, et rapporter tous les corps à ce même volume. Ce volume est tout-à-fait arbitraire : on pourrait prendre deux décimètres cubes, trois décimètres cubes, etc., et alors nous aurions, pour ainsi dire, suivant la volonté des individus, des nombres différens pour exprimer les densités ; et cependant les nombres seraient exacts, pourvu qu’on ait pris îe même volume pour tous les corps. Comme nous ne pouvons connaître la quantité de matière d’une manière absolue, il y a un moyen bien simple d’exprimer la densité, et de nous rendre indépendans du volume, c’est-à-dire de n’avoir pas besoin de faire dépendre la densité du volume que l’on prend. Il suffit de prendre pour terme de comparaison la quantité de matière contenue dans un corps, et de mesurer la quantité de matière contenue dans les autres corps avec cette unité entière ou ses divisions. Alors les densités seront pour nous les rapports des quantités de matière contenue dans un corps à la quantité de matière contenue dans celui dont nous aurons pris la matière pour unité.

Quel corps prendrons-nous? Sera-ce du plomb, de l’or, de l’argent, du verre, etc.? Nous pourrions prendre une substance quelconque pour unité; mais comme il faut nécessairement, lorsque l’on compare les quantités de matière de deux corps et des corps en général, qu’on puisse les avoir sous le même volume, or, celte opération deviendrait très difficile , souvent même impossible , si l’on prenait pour unité un corps solide, au volume duquel il faudrait ramener tous les autres corps.

Si nous prenons un liquide pour terme de comparaison, rien ne sera plus facile que d’avoir tous les corps sous le même volume , ou d’avoir au moins l’unité, et puis le corps dont nous voulons prendre la densité précisément sous le même volume. Tous les liquides pourraient remplir cet objet; mais, comme parmi les liquides l’eau en est un qu’on obtient parfaitement pur dans tous les temps et dans tous les lieux, c’est à l’eau qu’on a recours; c’est-à-dire qu’on prend Sa quantité de matière que renferme l’eau sous îe volume convenu pour unité, et qu’on exprime la densité des corps

sous îe même volume en imités qu’on vient de prendre»

D’après cela, la densité d’un corps peut se définir d’une manière bien simple, en disant que la densité du corps est le rapport de la quantité de matière que ce corps renferme à la quantité de matière que renferme l’eau sous le même volume» Nous réduisons ainsi laquestionà un rapport; les rapports ne changeant pas lorsqu’on multiplie ou qu’on divise les deux termes par un même nombre; pourvu que le volume du corps et îe volume de l’eau restent les mêmes, nous aurons avec une facilité extrême le poids ou la quantité de matière du même volume d’eau et du corps dont nous voulons connaître la densité , en faisant usage du principe d’Archimède. D’après ce principe, lorsqu’un corps est plongé dans Feau, il perd une portion de son poids justement égale au poids du volume d’eau qu’il déplace. Or, il déplace évidemment un volume d’eau égal au sien; nous aurons donc ici les deux données suffisantes pour obtenir les densités»

Ainsi nous prenons un certain volume d’eau, et nous appelons la matière contenue dans ce volume un; nous prenons ensuite un corps qui aura le même volume; nous le pesons avec l’unité que nous venons de déterminer, c’est-à-dire avec îe poids de ï’eau. Nous trouverons, par exemple, que ce corps pèse deux fois,' trois fois, quatre fois, etc., plus que l’eau, nous en conclurons par conséquent qu’il renferme deux fois, trois fois., quatre fois, etc., plus de matière.

Ainsi, en pesant un corps dans Pair, nous avons le poids de ce corps; en îe pesant dans l’eau, il fait une perte, et cette perte est précisément le poids de l’eau déplacée par ce corps, c’est-à-dire îe poids d’un volume d’eau égal au volume du corps. Il ne s’agira plus que de savoir combien de fois îe poids de cette eau déplacée est contenu dans îe poids du corps. Le résultat de la division du premier nombre par le second donne ce qu’on appelle la densité.

Ainsi, soit un corps quelconque dont je veuille connaître la densité, je pèse ce corps dans l’air, et je trouve qu’il

pèse 124^.

Je îe pèse ensuite dans Feau, 'et je trouve qu’au lieu de peser 124 sr-, il ne pèse plus que ...... io4gr-.

La différence entre ces deux quantités est de . . . 20 gr- .

Ces 20 sr- sont précisément îe poids d’un volume d’eau égal au volume du corps. J’appelle cette quantité un, et pour avoir la quantité de matière du corps exprimée avec cette nouvelle unité, i! faut chercher combien de fois 20 est contenu dans 124? ou diviser 124 par 20, ce qui nous don-

liera 6 c’est-à-dire que l’unité est contenue G de fois dans le poids du corps. Ainsi, ce nombre G ~ sera la quantité de matière que le corps renferme comparativement à celle que renferme l’eau, sous le même volume ; en d’autres termes, il exprimera la densité du corps.

Voyons maintenant comment on parvient à faire ces deux opérations d’une manière facile.