POIDS SPÉCIFIQUES DE QUELQUES SUBSTANCES ORGANIQUES

Os 1,799 à 1,997

Tondons 1,105 à 1,152

Canilages „ 1,088

Cristallin 1,079

Corps humain 1,066

-Nerfs l|043

2. Liquides. 21. La méthode du flacone^t également pour les liquides la plus satisfaisante à tous égards; le flacon présente généralement maintenant la forme

suivante : il est constitué par un tube de verre fermé à une extrémité et effilé à l'autre en un tuhe fin qui aijoutit d'autre part à une partie conservée du tube servant d'entonnoir; un trait d'affleurement existe sur le tube fin. Le tube, vide, maintenu par un support spécial, est placé sur le plateau d'une balance avec des poids dont la somme dépasse le poids connu à l'avance approximativement de l'eau et du liquide. L'équilibre est établi à l'aide d'une tare dans l'autre plateau ; on remplit alors de liquide le flacon jusqu'au trait d'afflemcment ; ou le replace sur le plateau et, pour rétablir l'équilibre qui s'est trouve rompu, on enlève des poids dont la somme P mesure, par double pesée, le poids du liquide introduit. Le flacon est alors vidé, sécbé, puis rempli d'eau jusqu'au trait d'affleurement ; on le place de nouveau sur le plateau et on rétablit l'équilibre. La différence P' entre les poids qui existaient primitivement sur le plateau et les poids qui s'y trouvent maintenant représente, également par double pesée, le poids de l'eau introduite. Comme ces poids de liquide et d'eau correspondent au même volume, on a immédiatement pour la densité :

11 va sans dire que, si l'on veut avoir la valeur rigoureusement exacte de la densité, il faut, comme pour les solides, calculer les corrections relatives à la température et à l'influence de l'air ambiant.

L'opération du remplissage du flacon présente quelques difficultés à cause du faible diamètre du tube par lequel doit passer le liquide. Le liquide en expérience est versé dans l'entonnoir; s'il ne se décompose pas par l'action de la cbaleur, on agit comme lorsqu'il s'agit du remplissage du réservoir d'un thermomètre; on chauffe le flacon légèrement de manière à faire sortir une certaine quantité d'air, et par le refroidissement le liquide pénètre dans le flacon qu'il remplit en partie; on le soumet alors à l'action de la chaleur jusqu'à l'amener à l'ébuUition et à dégager une certaine quantité de vapeurs. Par refroidissement et par condensation le flacon se remplit.

Si le liquide ne peut être soumis à l'action de la chaleur, on étire à une extrémité un tube assez finement effilé de manière qu'il puisse pénétrer à travers la partie rétrécie du flacon ; l'entonnoir étant plein de liquide, on aspire doucement avec la bouche et le liquide pénètre sans difficulté. On continue ainsi jusqu'au remplissage complet. Ce tube effilé est utile pour sécher le flacon avant chaque remplissage; on envoie à l'aide de ce tube un courant d'air sec, en même temps qu'on chauffe le flacon.

On peut également trouver la densité des liquides à l'aide de la méthode de la balance hydrostatique et à l'aide de l'aréomètre de Fahrenheit ; il n'y a pas lieu d'insister.

22. Lorsque l'on n'a qu'une petite quantité de liquide, les méthodes précédentes peuveut être impossibles à appliquer, on emploie alors avec avantage le densimètre de Rousseau pour déterminer le poids spécifique. Cet appareil présente la forme ordinaire des aréomètres [voij. ce mot) ; mais à la partie supérieure de la tif^e se trouve un récipient [irésentant jusqu'cà un trait déterminé à l'avance une capacité de 4 centimètre cube exactement. La tige a été graduée de manière que chacune de ses divisions corresponde à un poids connu placé dans le réservoir ; pour faire cette graduation, on marque 0 degré au point où s'enfonce l'appareil dans l'eau distillée lorsque l'appareil est vide, puis on met un poids de 1 gramme

dans le récipient et l'on marque, par exemple, 100 degrés au point d'affleurement ; on divise l'intervalle compris en 100 parties égales et l'on prolonge les divisions au-dessus du point 100. Si la tige est bien cylindrique, l'enfoncement d'une quantité égale à l'intervalle qui sépare deux traits consécutifs correspond à une augmentation de poids de 1 centigramme. 11 résulte de là que, si le réservoir étant rempli, l'appareil enfonce jusqu'à la 87" division, c'est que le liquide en expérience pèse 87 centigrammes; son volume étant 1 centimètre cube, son poids spécifique est immédiatement 0,87.

Les indications fournies par cet appareil, pour être exactes, doivent être prises à la même température que celle à laquelle a été faite la graduation; on ne peut d'ailleurs espérer une grande précision, mais les mesures sont faciles, rapides, et l'approximation est suffisante dans bien des cas.

Dans un certain nombre de circonstances, on n'a pas besoin d'avoir la valeur de la densité, mais seulement des renseignements sur le degré de concenti^ation de certaines liqueurs; ce fait se présente souvent dans l'industrie. On a recours alors aux aréomètres à poids constant et à certains appareils spéciaux, comme V alcoomètre [voy. Arkomiîthes et AtcooMiiTREs).

D'ailleurs, si l'aréomètre est bien construit, on peut déduire la densité du degré qu'il indique lorsqu'on le plonge dans un liquide. Il existe une formule qui peut donner ce résultat, mais on trouve des tables fournissant directement ces valeurs {voij. noiammenlV A geuda du chimiste, où l'on trouve de nombreuses données numériques sur les densités).

25. Enfin il existe des appareils nommés volumètres, ou quelquefois demimètres, et dont le principe de construction a été indiqué par Gay-Lussac. Ce sont en somme des aréomètres à poids constant dont la graduation a été effectuée mélbodiquement de manière à donner directement la densité du liquide dans lequel ils sont plongés. Ces appareils ne sont pas usités d'une manière générale, mais ils servent dans quelques cas particuliers. C'est dans cette classe qu'il faut ranger le lactodensimètre ; on appelle ainsi un aréomètre destiné à mesurer la densité du lait qui, normalement, varie de 1,027 à 1,057; l'appareil, de forme analogue aux aréomètres, est lesté de telle sorte qu'il s'enfonce jusque vers l'extrémité supérieure de sa tige dans un liquide de densité 1,015 et que la tige émerge presque entièrement dans un liquide de densité 1,040. La tige, dont la section est peu considérable, est alors divisée en 25 divisions qui sont assez grandes et en face des traits de division on met l'indication de la densité correspondante, ou plus simplement, en général, les deux derniers cbiffres de cette densité.

On fait également usage de densimètres analogues appliqués à la recherche de la densité des urines; ils sont construits de manière que la tige s'enfonce ])resque complètement dans l'eau et émerge à peu près en entier dans un liquide de densité 1,040. On fait ensuite la division en 40 parties égales. Ces indications suffisent, car l'urine, dont la densité moyenne est de 1,018, ne présente qu'exceptionnellement des densités de 1,001 et de 1,040.

5" Gaz. 24. La recherche de la densité des gaz présente des difficultés expérimentales dont il est facile de se rendre compte ; théoriquement, il suffit de peser un ballon après y avoir fait le vide, puis de le peser de nouveau après y avoir introduit successivement le gaz en expérience, puis de l'air, dans les mêmes conditions de température et de pression ; par différence, on aurait respectivement le poids du gaz, puis le poids de l'air, et le rapport donnerait la densité

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cliercht'e. On arriverait facilement à obtenir les gaz à la même température, celle de la glace fondante, par exemple, et les différences de pression qui pourraient exister seraient assez faibles pour qu'il fût suffisamment rigoureux d'effectuer les corrections en appliquant la loi de Mariotte.

Mais, dans la pratique, il se présente une difficulté provenant des corrections à apporter aux résultats des pesées: il faut, en effet, tenir compte de la poussée de l'air, comme nous l'avons dit plus haut, tant sur les poids marqués que sur le ballon qui renferme les gaz, ce qui exige que l'on connaisse le volume extérieur du ballon, ainsi que son coefficient de dilatation, et, à chaque pesée, la température, la pression barométrique et l'état hygrométrique de l'air. On pent alors appliquer les formules connues : c'est là la métliode qui a été appliquée par MM. Dumas et Boussingault, qui s'en sont servis dans une série de recherches intéressantes.

25. L'exactitude des corrections que l'on fait ainsi dépend nécessairement de l'exactitude des nombres qui entrent dans les formules, coefficients de dilatation, volume extérieur du ballon, etc.; l'importance des erreurs commises est considérable dans ce cas parce que la valeur des corrections est du même ordre de grandeur que le poids qu'il s'agit de déterminer, puisque les unes et les autres mesurent les poids de volumes égaux d'air et de guz, tandis que dans la pesée des solides ou des liquides la valeur de la poussée est très-petite par rapport à celle du poids à déterminer; une erreur négligeable dans ce dernier cas ne peut l'être dans le cas de la pesée d'un gaz. Pour éviter ces erreurs résultant d'une exactitude insuffisante de certaines données numériques, Regnault a imaginé une méthode particulière dite du ballon compensateur, dans laquelle il est inutile d'etfectuer aucune correction relative à la poussée de l'air ; voici en quoi elle consiste.

On choisit deux ballons de verre de 10 litres de capacité environ, choisis dans un lot provenant d'une même fabri(jue et d'une môme fournée; ces deux dernières conditions ont pour effet d'avoir des ballons ayant la même composition, de telle sorte que les ballons aient le même coefficient de dilatation et soient aussi sensiblement hygrométriques que possible. On adapte à ces ballons, au moins à celui qui servira à contenir les gaz, une garniture métallique à robinet, et l'on s'assure, par une mesure directe, s'ils ont le même volume extérieur; pour cela, après les avoir lestés et attachés au-dessous des plateaux d'une balance que l'on a équilibrée, on les plonge dans l'eau; si les volumes sont égaux, les poussées sont égales et l'équihbre n'est pas troublé. Il n'en est pas ainsi en général, et la balance s'incline; le nombre des grammes qu'il faut ajouter pour la ramener à l'horizontalité fait connaître en centimètres cubes la difféi-ence de volume qui existe entre les deux ballons. On choisit alors un tube de verre présentant le même volume, on le ferme aux deux extrémités et on le fixe au ballon dont le volume est le plus petit. L'équilibre étant alors rétabli par des poids doit subsister lorsque les deux ballons sont plongés dans l'eau ; lorsque cette vérification est faite, on est assuré que les volumes extérieurs sont égaux et l'on peut prévoir que les pertes de poids, les poussées dues à l'action de l'air, sont aussi égales, quelles que soient les conditions de température et de pression. Si donc l'équilibre est établi à un instant quelconque, il doit subsister, quelles que soient aussi les variations de ces conditions; c'est ce que l'expérience vérifia directement, ces deux ballons ainsi disposés par Regnault restèrent absolument en équilibre pendant quinze jours.

On conçoit alors qu'il n'est plus nécessaire de fau'e aucune correction relative à la poussée de l'air, puisque cette poussée est absolument la même aux deux extrémités du fléau, et l'inconvénient que nous signalions précédemment n'existe plus.

26. Ceci posé, nous devons entrer dans quelques détails sur la marche suivie par Rcgnault.

Le ballon qui sert de récepteur pour les gaz est détaché de la balance et plongé dans de la glace fondante, il est mis en communication, d'une part, avec une machine pneumatique, et, d'autre part, avec un réservoir contenant le gaz en expérience, par l'intermédiaire d'un tube desséchant; on fait le vide, on remplit le ballon de gaz et l'on répète plusieurs fois de suite cette opération, de manière à enlever autant que possible l'air et la vapeur d'eau. On introduit une dernière fois du gaz en lui donnant une pression un peu supérieure à la pression barométrique H ; on ouvre alors le robinet pendant quelques instants, puis on le ferme. Le ballon est alors plein de gaz à 0° et à la pression H; on le pèse après l'avoir retiré de la glace fondante, l'avoir soigneusement essuyé et l'avoir abandonné à l'air pendant un temps suffisant pour qu'il ait pu prendre la température ambiante.

Le ballon est plongé de nouveau dans la glace fondante et rais en communication avec la machine pneumatique et avec un manomètre indicateur du vide ; on raréfie l'air autant que possible; soit h la pression observée au moment où l'on arrête cette opération. Le ballon est pesé avec les mêmes précautions que précédemment; la différence de poids p est le poids du gaz qui aurait rempli le ballon à la pression H — /? et à la température 0 degré.

On répète ensuite absolument les mêmes opérations pour remplir le ballon d'air sec et privé d'acide carbonique; on observe alors des pressions H' et h', et le poids obtenu p' mesure le poids de l'air qui aurait rempli le ballon à la pression H' — h' et à la température 0 degré.

Ces nombres permettent de trouver la densité du gaz considéré; il suffit seulement d'appliquer la loi de Mariotte pour tenir compte de ce que les poids obtenus ne correspondent pas à la même pression. Si p^ était le poids de l'air

p qui remplirait le ballon à la pression H — h, on aurait immédiatement D =^ — "

Mais, à cause de la loi de Mariotte, les poids d'un même volume de gaz sont proportionnels aux pressions et l'on a :

p,ll' — h p'~li'—li'' 11 vient donc enfin :

A la suite de ces expériences, Regnault détermina le volume intérieur du ballon en le pesant après l'avoir rempli d'eau. Comme il connaissait le poids de l'air qui l'avait rempli précédemment à zéro degré et à la pression H' — h', il put calculer facilement le poids d'un litre d'air, poids spécifique à 0 degré et à la pression 760 millimètres, il trouva le nombre lg'',2932.

4° Vapeurs. 27. La recherche de la densité des vapeurs présente des conditions particulières provenant de ce que l'on ne peut opérer à la température

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ordinaire et qu'il faut agir à des températures souvent fort élevées, si l'on veut arriver à une valeur indépendante de la température (§ 6).

La méthode de Gay-Lussac, qui a été employée pendant assez longtemps, ne donne pas des résultats très-satisfaisants et on lui substitue d'une manière générale la méthode de M. Dumas que nous allons indiquer.

On prend un ballon de verre ou de porcelaine d'un demi-litre de capacité environ dont on effile le col à la lampe; on le sèche aussi complètement que possible en le chauffant en même temps que l'on y fait le vide, puis on le pèse en employant comme tare, ce qui est préférable, un ballon de même volume, de manière à appliquer le principe de la compensation de Regnault.

On introduit alors 10 à 12 grammes de liquide dans le ballon que l'on fixe dans une armature métallique destinée à le maintenir au fond du bain liquide où on le plonge et d'oii sort la partie effilée seulement; un ou plusieurs thermomètres donnent la températuie du bain qu'un agitateur maintient uniforme dans toutes ses parties. Le liquide placé dans le ballon se vaporise bientôt et l'on entend un léger sifflement provenant de son passage à travers la pointe du col ; après un certain temps, le sifflement cesse; c'est (jue, à cet instant, la pression de la vapeur est égale à la pression atmosphérique II que l'on note au baromètre. On essuie la goutte de liquide qui se trouve à la pointe et on ferme celte pointe à la lampe; on laisse refroidir le ballon et on le pèse.

Le ballon est alors porté sur une cuve remplie d'eau récemment bouillie, ou mieux sur une cuve à mesure, et la pointe est cassée à l'aide d'une pince au sein du liquide. Par la condensation de la vapeur, le liquide remplit le ballon complètement, si l'opération a été bien conduite. Le ballon ainsi rempli est pesé, et de l'augmentation de poids on déduit le volume du ballon.

Soient : p le poids de la vapeur, V le volume du ballon, t la température à laquelle on a opéré, II la pression barométrique et D la densité cherchée. On a :

■' 1 H- af 760

Équation de laquelle on pourra tirer D.

11 peut arriver qu'une certaine quantité d'air soit restée dans le ballon sans avoir été entraînée par la vapeur qui s'échappait. On en sera averti parce que le ballon ne se remplira pas complètement de liquide lorsqu'on aura cassé la pointe sur la cuve ; on fera alors passer l'air dans un tube gradué qui permettra de mesurer son volume. Si ce volume dépasse quelques centimètres cubes, l'opération doit être considérée comme manquée et il est nécessaire de la recommencer. Dans le cas contraire, on peut, par un calcul simple, tenir compte du poids de cette masse qui entrera en déduction dans la formule finale sur laquelle nous n'insisterons pas.

28. Les conditions dans lesquelles on doit opérer varient suivant les circonstances. La nature du bain dépend de la température que l'on veut atteindre; on peut opérer'dans l'eau bouillante, dans l'huile chaude, dans du soufre fondu, dans de l'alliage fusible en fusion, dans du cadmium, du zinc, et jnème de l'argent fondu.

Le ballon de verre ne peut servir dans tous les cas; à partir d'une certaine température, en effet, le verre se ramollit et ne peut plus être employé; on emploie alors des ballons de même forme, mais fabriqués avec une porcelaine

T6G DENSITE.

infusible ; dans ce cas, la fermeture du col dans lequel on a placé un petit bouchon de porcelaine s'obtient par un jet de chalumeau oxyhydrogène.

11 est intéressant de signaler que dans l'opération de la recherche de la densité par cette méthode on peut mettre le ballon en communication avec un réservoir présentant une pression déterminée, inférieure à celle de l'atmosphère, par exemple. On pourra donc alors, comme l'a fait M. Troost, agir sur des vapeurs assez éloignées de leur point de liquéfaction sans avoir besoin de beaucoup élever la température, ce qui est intéressant dans un certain nombre de cas.

11 importe de remarquer que, à l'aide de l'équation précédente, si l'on opère avec une vapeur dont la densité soit connue, il sera possible de déterminer la température à laquelle on aura opéré. Cet appareil pourra donc être employé comme thermomètre et notamment pourra servir pour les hautes températures ]iour lesquelles il n'existe pas de moyen de détermination précis. H. Sainte-Claire- Deville a proposé et employé cette méthode, mais, afin de rendi-e les mesures plus exactes, il convient de se servir de vapeurs lourdes, atin que la valeur de;j que l'on mesure soit aussi considérable que possible ; pour arriver à ce résultat, il employait la vapeur d'iode qui a une densité de 8,716 et que l'on peut considérer comme constante à partir d'une température de ioO degrés. C.-M. Gariel.