LIVRE II
DE LA CHALEtTE.
La figure 18G représente un aréomètre à poids variable; v est le volume ou le corps de l’instrument; on le fait en verre ou enfer-blanc; l est le lest, c’est-à-dire une petite masse de mercure ou de plomb, que l’on ajuste la partie inférieure; lest la tige, qui doit être très-déliée; enfin c est le chapeau sur lequel on doit mettre des poids. Quand l’instrument est dans un liquide , il se dispose d’après les conditions d’équilibre des corps flottans (97) ; il se tient debout à cause du leste qui rebaisse son centre de gravité, et il s’enfonce jusqu’à ce qu’il y ait égalité entre son poids elle poids du liquide qu’il déplace; alors on ajoute des poids additionnels sur le chapeau, pour affleurer l’instrument, c’est-à-dire pour qu’un petit trait f, marqué sur la tige , se trouve exactement à fleur d’eau. Dans les dilFérens liquides , il faut des poids dilFérens pour produire l’affleurement, et c’est pour cela qu’on l’appelle un aréomètre à poids variable. Soit r le poids de l’instrument , soient p les poids additionnels qu’il faut y ajouter pour l’affleurer dans l’eau à o, soient p' les poids additionnels qu’il faut y ajouter pour l’affleurer dans l’alcool à o , la densité de l’alcool sera à la densité de l’eau , comme p -}- p’ est à p -J- p.
L’aréomètre est d’autant plus sensible, que le volume plongé est plus considérable , et que la tige est plus fine.
On conçoit que, pour éviter les calculs, il est possible de former, pour chaque instrument, une table particulière, où l’on trouve immédiatement la densité à côté du poids additionnel p'.
198. JJ aréomètre à volume variable est représenté figure 1 88 ; il a en général moins de volume que l’aréomètre à poids variable ; la tige est un petit tube de verre creux ; le corps de l’instrument est une boule soufflée à l’extrémité du tube; et le lest se loge dans le petit appendice en verre qui est au dessous de la boule; une bande de papier est soigneusement fixée dans l’intérieur de la tige, pour porter les divisions qui marquent les densités, Le poids de cet aréomètre
lr4 PART., CHAP. VI. - DILATATION. 293
étant constant , il en résulte que les densités des liquides dans lesquels il s’enfonce , sont entre elles en raison inverse des volumes plongés. C’est d’après ce principe que l’on fait la graduation , et l’on écrit sur la bande de papier qui sert d’échelle les nombres qui expriment directement les densités des liquides. Ainsi quand l’aréomètre n’enfonce que jusqu’au nombre 1200, la densité est 1200, s’il enfonce jusqu’au nombre 900 , la densité est 900 , etc. ; la densité de l’eau est représentée par 1000.
19g. Les pèse-liqueurs sont des espèces d’aréomètres , qui ne sont pas gradués pour donner les densités des liqueurs dans lesquelles on les plonge , mais seulement pour donner leur degré de concentration. Les aci,dcs sont étendus d’une quantité d’eau plus ou moins grande, les dissolutions salines sont plus ou moins saturées, les eaux-de-vie et les esprits sont plus ou moins riches en alcool-, et l’on a fait des pèseacides , des pèse-sels et des pèse-esprits , pour reconnaître immédiatement les différens états dans lesquels ces liquides peuvent se présenter.
Pèse-acide ou aréomètre de Beaumé. — Cet aréomètre a toute l’apparence d’un aréomètre h volume variable; mais il en diffère essentiellement par sa graduation. Au point où il s’arrête dans l’eau pure, on marque o ; au point où il s’arrête dans un mélange de 85 parties d’eau et de i5 de sel ordinaire, on marque i5 , on divise l’intervalle en i5 parties , et l’on continue les divisions au dessous. Deux dissolutions saturées h divers degrés marqueront évidemment des degrés différens sur l’aréomètre; la plus saturée marquera des degrés plus élevés , mais on n’en pourra rien conclure directement, ni sur les densités réelles de ces dissolutions, ni sur les proportions de sel qu’elles contiennent.
Les pèse-sels et les pèse-esprits sont gradués d’après des principes analogues; ils sont donc, comme \epèse-acide, des instrumens de commerce, plutôt que des instrumens de physique; car le degré aréométrique sert à régler le cours
des marchandises, sans rien indiquer sur la juste proportion des élémens qui les constituent.
200. L' Alcoomètre centésimal de il/. G ay Lus sac est fondé sur de tout autres principes. Etant donné des esprits ou des eaux-de-vie , il suffit d’y plonger l’alcoomètre, pour connaître h l’instant leur force réelle, leur richesse en alcool et leur densité. Cet instrument , qui offre d’immenses avantages à la régie et au commerce , repose sur des recherches très précieuses pour la science; son utilité, déjà démontrée par l’usage, a été sanctionnée par une loi. 11 est nécessaire, pour en prendre une juste idée, de consulter l' instruction pour l'usage de T alcoomètre centésimal que M. Gay-Lussac a publiée en 1824.
201. Densité des corps solides. — On détermine les densités des solides , comme celles des liquides , par trois procédés différens , savoir : au moyen de l’aréomètre , du flacon Louché ou de la balance hydrostatique.
202. L’aréomètre que l’on emploie pour déterminer les densités des corps solides, est un aréomètre à volume constant, qui s’appelle tantôt aréomètre de Fahrenheit , aréomètre de Nicholson , ou aréomètre-balance de Charles , suivant quelques légères modifications dans la disposition des pièces. Les figures 186 et 187 représentent l’aréomètre de Charles. Entre le corps v de l’instrument et le lest l, sc trouve un petit panier ou un petit seau d’argent , destiné à recevoir les fragmens de matière dont on cherche la densité. Quand les corps sont plus pesans que l’eau, ils doivent exercer une pression de haut en bas; et le panier est accroché par l’anse {Fig. 186) , afin de recevoir cettre pression; quand les corps sont spécifiquement plus légers que l’eau, ils doivent exercer une pression de bas en haut, et alors on retourne le panier et on l’accroche par le fond {Fig. 187) , afin qu’il reçoive encore cette pression.
Pour trouver une densité par ce moyen , il faut , avant tout, connaître le poids additionnel qui doit être mis sur le
lrc PART., C.HAP. VI. - DILATATION. 2Ç)5
chapeau, pour affleurer l’instrument (197) dans l’eau distillée, c’est-à-dire pour le faire enfoncer jusqu’au trait f que porte la tige. Supposons qu’à la température o le poids additionnel soit de 25 grammes , et avec cette donnée, cherchons la densité d’un corps quelconque , d’un diamant , par exemple. On met le diamant seul sur le chapeau , et on ajoute successivement des poids , jusqu’à produire l’affleurement : soit 25sr- ,8 , ce qu’il faut ajouter; ces poids et le diamant équivalent ensemble à 2 5sr- , puisque l’affleurement a lieu. Donc le diamant pèse 25?r- — 20,8 ou isr-, 2; tel est son poids dans l’air. Alors on met le diamant dans le panier d’argent, et aux 25='-, 8 qui sont restés sur le chapeau on ajoute ce qui est nécessaire pour l’affleurement ; o"r- ,54 suffisent pour cet effet, donc o?r-,54 représentent le poids que le diamant perd dans l’eau , et par conséquent le poids d’eau qu’il déplace (g5) ou le poids d’un volume d’eau qui est égal au sien. Or, à volume égal , les densités sont entre elles comme les poids (45) ; donc la densité du diamant est
— - ou 5,5o.
Pour les corps plus légers que l’eau , le procédé est le même ; avec cette seule différence , qu’il faut retourner le panier et l’accrocher par le fond ; il n’y a rien à changer ni dans les raisonnemens ni dans les calculs. Lorsque la température n’est pas o , on fait les corrections.
2o3. Le flacon bouché qui sert à la recherche des densités , peut contenir environ 2 ou 3 décilitres d’eau. L’exactitude de l’expérience dépend en grande partie de la préci sion avec laquelle le bouchon est travaillé : il faut qu’il soit légèrement conique , bien usé à l’émeri , et parfaitement circulaire dans tout son contour , afin qu’il s’enfonce exactement de la même quantité dans toutes ses positions. Alors on procède de la manière suivante : on fait trois pesées; la première pour avoir le poids s du corps solide dont on cherche la densité , la seconde pour avoir le poids F,, -f* s du flacon plein d’eau et du corps solide mis à côté de lui dans
le même bassin , la troisième pour avoir le poids f, du flacon et du corps solide mis dans son intérieur, et par conséquent ayant chassé un volume d’eau égal au sien. La troisième pesée retranchée de la deuxième, c’est-à-dire Te + s — f, donne le poids du volume d’eau chassé ; et puisqu’à volume égal lesdeusités sont comme les poids (45), la densité du corps est t e +Ss;i;,; • Quand la température n’est pas o , il faut faire les corrections : ce procédé ne peut s’appliquer qu’à de petites masses ; il importe peu qu’elles soient spécifiquement plus pesantes ou plus légères que l’eau.
Les corps qui sont solubles dans l’eau se pèsent dans l’alcool , dans le mercure ou dans un autre liquide de densité connue.
Les corps poreux et susceptibles de s’imbiber ont des densités variables suivant le degré d’imbibition. Il est difficile de les déterminer avec exactitude. '
204. La balance hydrostatique qui nous a servi (95) à démontrer le principe d’Archimède peut nous servir aussi à trouver les densités des corps solides. Pour l’employer à cet usage , elle n’a besoin d’aucune modification. Le procédé se réduit à faire deux pesées; par la première on trouve le poids s du corps , par la seconde on trouve la perte de poids e qu’il éprouve dans l’eau ; cette perte de poids est le poids du volume d’eau déplacé (90) : donc la densité est
— . Si la température n’est pas 0, on fait les corrections.
205. Nous avons rassemblé dans le tableau suivant les densités les plus authentiques et auxquelles on est obligé de recourir le plus souvent ; elles ont été déterminées par l’un ou l’autre des trois procédés dont nous venons de parler.
Ir< PART., CHAP. VII. — DILATATION,
Table de la densité des corps solides à o de température , en prenant pour unité la densité de l’eau.
f écroui .
23,0000 Saphir du Brésil .
1 lamine .
22,6690 Topaze de Saxe .
Platine / passé à la filière
21,0417 Béryl oriental .
j forgé .
20,3376 Diainans les plus lourds( lé-
f purifié .
ig,5ooo gèrement colorés en rose) 3,53 10
Or 1 forfié .
19,3617 — les plus légers .
3,5oio
\ fondu .
19,2581 Flint-glass ( anglais ) . • •
Iridium .
18,600 Spath lluor ( rouge ) . . .
Tungstène .
17,6000 Tourmaline ( verte). . .
Mercure à o» .
i3,5g8o Asbeste roidc .
Plomb fondu .
n,3523 Marbre de Paros ( chaux
u,3ooo carbonatéc lassellaire ) .
Rhodium .
11,0000 Quartz jaspe-onyx . . . .
Argent fondu .
10,4743 Emeraude verte .
Bismuth fondu .
9,8220 Perles .
Cuivre en fil .
8,8735 Chaux carbonatéc cristalli-
Cadmium .
8,6g4 sée .
Molybdène .
8,61 10 Quartz jaspe .
Laiton .
8,395 Corail .
Arsenic .
8,3o8o Cristal de roche pur . . .
Piiclcel fondu .
8,2790 Quartz agate .
8,1000 Feld-spalh limpide . . . .
Acier non écroui. . . .
7,Si63 Verre de Saint-Gobain . .
Cobalt fondu .
7,8119 Porcelaine de la Chine . .
Fer en barre .
7,7SSo Chaux sulfatée cristallisée.
Etain fondu.
7,2914 Porcelaine de Sèvres . . .
Fer fondu .
. 7,2070 Soufre natif .
Zinc fondu .
6,8610 Ivoire .
Manganèse .
. 6,85 Albâtre .
Antimoine fondu. . . .
6,7120 Anthracite .
Tellure
Chrome .
. 5,9000 Alun .
Iode .
. 4,9480 Fouille compacte .
Spath pesant .
. 4,43°° Jayet .
Jargon de Ceylan. . . .
. 4>4 161 Succin. . - .
Gelenium .
. 4>3a0 Sodium .
Rubis oriental .
. 4>2§33 Potassium .
Saphir orienta*. ....
. 4>a833 Bois de hêtre .
Topaze orientale .
If .
Bois de cyprès .
Bois d’orme .
Bois de cèdre .
Pommier ......
Peuplier blanc d’Espagne .
Bois d’oranger . . . .
Bois de sassafras .
Sapin jaune .
Peuplier ordinaire .
Glace .
Liège .
Tillenl . 0,6040
5c6, Observations. — On voit, par l’exemple du platine et de l’or, qu’une même substance , au même état de pureté et à la même température , peut avoir des densités très- sensiblement différentes. La pression subite du balancier fait dans le métal des monnaies et des médailles le même effet que les coups répétés du marteau sur le platine , l’or et le fer; par ces effets mécaniques, les molécules se rapprochent , le métal s’écrouit , et sa densité augmente. Il paraît résulter de quelques expériences de M. Perkins que , sous des pressions de mille ou deux mille atmosphères , plusieurs corps solides , après s’être comprimés peu à peu, se réduisent en poudre impalpable , comme si leurs molécules, rapprochées à un certain degré , n’avaient plus assez de force répulsive pour se maintenir à la distance qui constitue l’état solide. Ainsi on peut conclure , par analogie , qu’il y a pour chaque substance une limite de densité qu’il est impossible de dépasser, quelque effort que l’on fasse pour porter les molécules à un plus grand degré de rapprochement.
On sait que la plupart des substances minéralogiques peuvent se présenter sous des aspects très-différens. La chaux carbonatée , par exemple , peut être à l’état de cristal régulier et transparent comme le verre , elle peut être à l’état de calcaire grossier, et, entre ces deux extrêmes , elle peut prendre des états d’agrégation très-variés , dont on peut juger par les nuances qui distinguent les marbres de différentes espèces. Or dans tous ces états la densité de la chaux carbonatée est loin d’être la même ; et ce qui est digne de remarque , c’est que l’état cristallin le plus trans-
lro PA.RT.J CHAP. Vif. — DILATATION. 299
parent et le plus parfait paraît être aussi celui qui donne la plus grande densité.
Les substances végétales ont des densités très-variables, suivant leur âge, suivant le climat où elles naissent, et suivant la nalure du sol qui les produit. Dans un même individu , les différentes couches , quoique composées sensiblement de la même manière , ont des densités différentes ; les couches du centre sont toujours plus légères que les couches extérieures , soit h cause des nombreux vaisseaux qui s’y trouvent , soit à cause d’une texture particulière des fibres.
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