Détermination dei poids spécifique* des liquides. — Les

poids spécifiques des liquides se déterminent par les mêmes méthodes que ceux des corps solides, savoir : la méthode de la balance hydrostatique, celle de l’aréomètre et celle du flacon.

1° Méthode de la balance hydrostatique. — Tour trouver le poids spécifique d’un liquide par le procédé de la balance hydrostatique, on suspend à l’un des plateaux de cette balance un corps qui ne soit soluble ni dans l'eau ni dans le liquide dont on cherche le poids spécifique, par exemple une boule de platine, métal inattaquable par tous les liquides. Puis on pèse cette boule dans l’air, ensuite plongée dans l’eau distillée, et enfin plongée dans le liquide dont on veut avoir le poids spécifique, liquide que nous supposerons être de l’alcool. Cela posé, admettons que dans l’air la boule de platine pèse 33 grammes, dans l’eau 31 *r,5, et dans l’alcool 34 «r,7. La perte de poids dans l’eau a donc été 33 *r moins 31*r,5 ou 1«r,5; et la même perte dans l’alcool, 33 «r moins 31 «r, 7, ou 4«r,3; ce qui nous apprend qu'un volume d’eau égal à celui de la boule de platine pesant t/r,5, le même volume d'alcool pèse 1 *r,3. Par conséquent, pour avoir le poids de l’alcool par rapport h l’eau, il n’y a plus qu’à chercher combien de fois le nombre 1 «r,3 contient 1 *r,5, ce qui s’obtient en divisant 1,3 par 1,5. On trouve pour quotient 0,866 ; tel est donc le poids spécifique de l’alcool, poids qui exprime qu’à volume égal le poids de l’alcool n’est que les 866 millièmes de celui de l’eau.

2° Méthode de l'aréomètre de Fahrenheit. — Fahrenheit, physicien prussien, né à Dantzick à la fin du xvn* siècle, a imaginé, pour déterminer les poids spécifiques des liquides, un aréomètre qui porte son nom, et qui a beaucoup de rapport avec celui de

POIDS SPÉCIFIQUES

Nicholson. Cet instrument, représenté dans la figure 66, est en verre et lesté, à sa partie inférieure, par une boule remplie de mercure. Sa tige porte encore un trait fixe servant de point d'affleurement.

Cela posé, avant d’expérimenter avec cet instrument , on commence par en déterminer le poids en le pesant dans une balance

ordinaire. Supposons que ce poids soit 40 grammes, et que le liquide dont on cherche le poids spécifique soit de l'huile d’olive. On plonge l'aréomètre d’abord dans de l’eau distillée, dans laquelle il ne doit s’enfoncer que jusqu’aux deux tiers ou aux trois quarts environ de sa hauteur, et on achève de le faire affleurer en mettant successivement des poids dans la cuvette a, jusqu’à ce que le point d’aflleurement atteigne le niveau de l’eau, comme le montre le dessin. Admettons qu’il ait fallu pour cela ajouter 6 grammes dans la cuvette. Ces 6 grammes, ajoutés aux 40 grammes que pèse l’aréomètre, donnent 46 grammes pour poids de l’eau déplacée par l'instrument, puisqu’on a vu (89) que tout corps ne flotte à la surface d'un liquide qu’à la condition de déplacer un poids de ce

HYDROSTATIQUE

liquide égal au sien. Ce résultat obtenu, on relire l’aréomètre de l’eau, on l’essuie, et on le plonge dans un vase plein d’huile d’olive. Ici encore il ne doit pas enfoncer jusqu’au point d’afileurement, mais on l’v fait arriver en mettant dans la cuvette un certain nombre de grammes, 2 par exemple. Ces 2 grammes, ajoutés aux 40 grammes que pèse l’instrument, représentent un poids total «le 42 grammes, qui est le poids de l'huile déplacée. Or, le volume d’huile est précisément égal à celui de l’eau que déplaçait d’abord l’aréomètre, puisque, dans les deux cas, il plonge de la même quantité. On est donc arrivé à savoir qu’à volume égal, l’huile d’olive pèse 42 grammes et l’eau 46. Par conséquent, on aura le poids spécifique de l’huile d’olive par rapport à l’eau, en cherchant combien de fois 42 contient 46, c’est-à-dire en divisant 42 par 46. On trouve pour quotient 0,91, nombre qui représente le poids spécifique cherché, et qui nous apprend qu’un certain volume d’eau pesant 100 grammes, le même volume d'huile d’olive ne pèse que 91 grammes.

3° Méthode du flacon. — On détermine encore les poids spécifiques des liquides par une troisième méthode connue sous le nom de méthode du flacon. Elle consiste à peser un petit flacon de verre, d'abord quand il ne contient aucun liquide; puis successivement plein d’eau et plein du liquide dont on cherche le poids spécifique, d’alcool , par exemple. Retranchant ensuite des deux dernières pesées le poids du flacon, on a pour restes le poids de l’eau et celui de l’alcool, sous le même volume. Si donc on divise le second poids par le premier, le quotient obtenu sera le poids spécifique cherché.

Poids spécifiques des solides.

Platine 22,07

Or 19,34

Plomb .11,33

Argent 10,47

Cuivre rouge 8,88

Fer 7,79

Zinc 7,00

Diamant

Marbre blanc

Verre .

Ivoire.

Bois do hêtre

Peuplier commun . . . .

Liège

POIDS SPÉCIFIQUES

Poids spécifiques des liquides.

Mercure

| Vin de Bordeaux

Acido sulfurique.

Huile d’olive

Lait

; Essence de térébenthine.

Eau de mer. . . .

Alcool absolu

Eau distillée. . . .

Éther ordinaire

A l’inspection de ces deux tableaux, on reconnaît que le plus lourd des solides est le platine, et le plus lourd des liquides le mercure.

9G. Usages des poids spécifiques. — La détermination des poids spécifiques a’a pas un but purement théorique. La connaissance de ces nombres présente de nombreuses applications. Par exemple, les naturalistes s’en servent pour déterminer les espèces minérales d’après leur densité. Do même, les joailliers les emploient pour reconnaître les pierres précieuses. Enfin, la connaissance du poids spécifique d’un corps fournit le moyen do déterminer très-simplement son poids, lorsqu’on connaît son volume. Supposons, par exemple, qu’on veuille trouver le poids d’un mètre cube do plomb. Commençons par observer qu’un mètre cube contient 1000 décimètres cubes. Or, on sait, dans le système métrique, qu'un décimètre cube d’eau, ou un litre, pèse 1 kilogramme. Par conséquent, si au lieu d’un mètre cube de plomb, on avait un mètre cube d'eau, le poids en serait de 1000 kilogrammes. .Mais, d’après le tableau ci-dessus, le plomb pèse 11,35 fois plus que l’eau; donc un mètre cube de plomb doit peser 11,35 fois plus qu’un mètre cube d’eau, c’est-à-dire 11,35 fois 1000k, ou 1 1350 kilogrammes. On voit donc qu’on obtient le poids d’un corj)s, en kilogrammes, en multipliant le poids spécifique de ce corps par son volume mesuré en décimètres cubes.

ARÉOMÈTRES A POIDS CONSTANT.

97. Aréomètre de Baumé. — On a pu remarquer que les deux petits flotteurs qui viennent d’être décrits sous les noms d'aréo-

108 HYDROSTATIQUE

mètre de Nie /toison et d' aréomètre de Fahrenheit doivent toujours enfoncer jusqu’au même point, qui est leur point d’affleurement, et, par conséquent, que le volume immergé est constant; de là le nom d 'aréomètres à volume constant qu’on leur a donné. De plus, comme pour les faire affleurer il faut les charger de poids inégaux, selon la substance dont on cherche le poids spécifique, on les désigne encore sous le nom d’ aréomètres à poids variable.

Or, il existe une autre espèce d'aréomètres qui sont, au contraire, à volume variable et à poids constant , c’est-à-dire qu’ils n’ont pas de point d’affleurement fixe, et conservent toujours le môme poids. Ces instruments, qui sont connus sous les noms de pèsesels, pèse-acides, pèse-liqueurs , et qui n’ont d’usage que pour les liquides, ne sont point destinés à faire connaître leurs poids spécifiques; mais si une liqueur quelconque, une dissolution sucrée ou saline, un acide, un esprit, sont plus ou moins concentrés, c’est-à-dire plus ou moins riches en sucre, en sel, en principe acidifiant, en alcool.

Tel est l’aréomètre inventé par Baumé, pharmacien à Paris, à la fin du siècle dernier. Ce petit instrument, qui est entièrement en verre, est représenté dans la figure 67 à peu près au quart de sa grandeur. Il se compose d’une tige ab , soudée à une boule un peu grosse, remplie d’air, laquelle supporte une seconde boule plus petite, pleine de mercure, et destinée à lester l’aréomètre, c’est-à-dire à l’empêcher de chavirer.

Sur la tige est une échelle graduée de la manière suivante : ayant réglé le poids do l’instrument de façon que, dans l’eau distillée et à la température de 4 degrés, il plonge à peu près jusqu’à l’extrémité supérieure de sa tige, on marque zéro au point a où a lieu alors l’affleurement. Puis, formant une dissolution de 85 parties d’eau, en poids, et 15 de sel marin (sel de cuisine ), on y

Eig. 67. — Pèse-sels de Baumé.

AREOMETRES. 109

plonge l’aréomètre. Cette dissolution étant plus dense que l’eau pure, la tige ne plonge plus que jusqu’à un certain point c, où l’on marque 15. On partage ensuite l’intervalle du point a au point c en 15 parties égales, et on continue les mômes divisions jusqu’au bas de la tige. Ces divisions, ou degrés, sont tracées sur une petite bande de papier renferméo dans le tube qui forme la tige.

Ainsi gradué, l’aréomètre constitue un pèse-sels et aussi un pèse-acides. Il ne fait point connaître le poids spécifique des dissolutions salines ou acides, ni la quantité de sel ou d’acide contenue dans ces dissolutions; mais il est néanmoins employé avec avantage dans l’industrie et dans l’économie domestique. Par exemple, dans la fabrication des sirops ordinaires, l’expérience a appris que l’aréomètre de Baumé doit, à chaud, marquer 35 degrés dans un sirop contenant la quantité de sucre convenable. Si l’aréomètre marquait plus, 38 degrés par exemple, il y aurait trop de sucre; s’il marquait moins, il n’y en aurait pas assez. C’est donc là, pour la personne qui fabrique un sirop, un moyen simple de se guider pour le dosage du sucre.

De même, l’expérience apprend que l’aréomètre do Baumé, plongé dans de l’eau de mer, à la température des bains, marque 3 degrés; de là, une indication pour les bains de mer artificiels que les médecins prescrivent dans certaines affections. La quantité de sel qu’ils ordonnent est généralement beaucoup trop faible. Mais si l’on a un pèse-sels de Baumé, il sera toujours facile de faire soimême un bain artificiel qui se rapproche beaucoup d’un bain de mer naturel ; il n’y aura qu’à jeter peu à peu du sel marin dans le bain, en ayant soin d’agiter, jusqu’à ce que l’aréomètre marque 3 degrés.

Baumé a aussi construit un pèse-liqueurs, qui a beaucoup de rapport avec son pèse-sels; mais Gay-Lussac ayant depuis construit un pèse-liqueurs bien plus précis, nous ne décrirons que ce dernier.

98. Alcoomètre centésimal de Gay-Lussac. — Les eaux-de-vie et les esprits-de-vin employés dans le commerce et dans l’économie domestique sont formés d’alcool pur et d’eau; moins ils contiennent d’eau, plus ils sont forts; plus ils en contiennent, plus ils

Il YDHOSTÀTIÿUE.

sont faibles et moins ils ont de valeur. Il importe donc, dans le commerce, de pouvoir déterminer exactement la quantité d’eau contenue dans une eau-de-vie donnée. C’est à quoi on parvient très-simplement à l’aide de l’alcoomètre de Gay-Lussac.

Ce petit instrument, représenté dans la figure 68, plongeant dans - une éprouvette pleine d’esprit-de-vin, a tout à

fait la forme de l’aréomètre de Baumé, dont il ne diffère que par la graduation, qui est telle que cet alcoomètre n’indique pas seulement si un l alcool donné contient plus ou moins d'eau, mais

marque juste combien il en contient. Pour opérer cette graduation, Gay-Lussac plongeait d'air bord l’instrument dans de l’alcool complètement

” 1 privé d’eau, et au point d’affleurement, qui doit

correspondre à l’extrémité supérieure de la tige, il marquait 100. Puis, ayant formé un mélange, en volume, de 99 parties d’alcool avec 1 partie d'eau, il y plongeait l’instrument, qui s’enfon- Fig. es — Alcoomètre çait un peu moins qu’auparavant, puisque l’eau de Gïy-Luss*c. ajoutée à l’alcool en augmentait la densité. Au point où avait alors lieu l’affleurement, on marquait 99, c’est-àdire le volume d’alcool contenu dans le mélange. Faisant ensuite des mélanges composés, sur 100 parties, de 98 d’alcool et 2 d’eau, de 97 d’alcool et 3 d’eau, de 96 d'alcool et 4 d’eau, et ainsi de suite, on plongeait successivement l’instrument dans chacun d'eux, et aux différents points d’affleurement, on marquait 98 , 97, 96, etc.

L’alcoomètre une fois gradué de la sorte, il est facile d’en concevoir l’usage. En efTet, une eau-de-vie étant donnée, on y plonge l’instrument, et si le point d’affleurement correspond, par exemple, au numéro 85 de la tige, cela indique que l’oau-de-vie contient 85 pour 100 d’alcool et 15 d’eau , c’est-à-dire que dans 100 litres de cette eau-de-vie, il entre en réalité 85 litres d’alcool et 15 litres d’eau. On peut donc en apprécier exactement la valeur; toutefois, pour que les indications de l’alcoomètre soient précises, on doit tenir compte, en le graduant, de la contraction que subissent l’eau et l’alcool lorsqu’on les mélange (8), et de la

AHEOM ET K ES.

température du liquide au moment où on y plonge l’alcoomètre.

99. Lactomètre. — Le lactomètre est un petit instrument qui sert à reconnaître la qualité du lait, et qui a beaucoup de rapport avec l’aréomètre do Baumé, dont il a entièrement la forme, comme on le voit en A (flg. 69) ; mais sa graduation est différente. Pour la former, on plonge l’instrument dans une terrine pleine de lait pur et de très-bonne qualité, puis, au point d’affleurement, on marque

zéro sur une bande de papier contenue dans la lige du lactomètre.

Formant ensuite des mélanges de ^ de lait pur et ^ d’eau, de de lait et ^ d’eau, et ainsi de suite jusqu’à ^ de lait et £ d’eau, on y plonge successivement l’instrument, qui s’enfonce de plus en plus, le lait mélangé d'eau étant moins dense que le lait pur. Marquant alors sur la bande de papier, à chaque point d’affleurement, les nombres r~, iV et tr ou

a, on a une échelle destinée à faire connaître la quantité d’eau contenue dans le lait. Toutefois, de ce que le lactomètre marquerait, dans un lait donné, ■£, ~ ou on ne pourrait en conclure d’une manière certaine que ce lait aurait été fraudé par une addition d’eau, parce qu’il peut être de mauvaise qualité par luimême. On serait seulement certain qu’on a un lait pauvre en principes constituants du lait, qui sont le beurre, le sucre de lait, et le caséum.

Fig. 69. — Pèse-lait.