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CIUP. n. — DRNSIT&S MBS UaUIDES. 158

i41« ■■■■■■■ te «MUlté de l*eMi te aMr et tes dKwses jlwniMtliBii aallMMi. — U était important de saToir si Teaa de mer a aussi un maximum de densité , et à quelle température il se trouTe. Plusieurs physiciens ayaient fait des recherches à œ sujet; mais M. Despretz, en reprenant cette question, Ta traitée de la manière la plus complète , en confirmant le résultat auquel il est parvenu pour Teau de mer , par les lésultats non moins remarquables que lui ont présentés les dissolutions de différents sels à divers degrés de saturation. Nous avons réuni tous ces résultats dans le tableau suivant, avec des additions que M. Despretz a bien voulu nous communiquer, et qui ne se trouvent pas dans son mémoire imprimé.

8UBSTA1ICES.

San de mer

I GUorore de sodium.

Id,

CUonic de celdum.

Id.

SoI£ite de potasse. . .

Id.

Sol&te de sonde. . . .

Id.

Carixma te de potasse.

Carboaate de soude.

I Snlfiite de cuivre. . .

Potasse pure

Alcool

Acide salfurique. . . •

DENsrrÉs.

poms

delà

Substance

sur

d'eau.

14S. DoBsIté des liquides. — Le principe d'Archimède^ servant à comparer entre elles les densités de Teau à diverses tenw përatures, peut servir pareillement à trouver les densités de tous les liquides. Si Ton veut , par exemple j connaître la densité de l'alcool par rapport à celle de Feau, il suffira de prendre un corps solide plus dense que ces liquides et d*en faire trois pesées successives :

La première dans l'air;

La seconde dans l'eau;

La troisième dans l'alcool.

La perte de poids que ce corps fait dans Teau est égale au poids qu'il déplace (86), et la perte de poids qu'il fait dans l'ai* cool est pareillement égale au poids de Talcool déplacé. Or, la température étant la même , les volumes des liquides déplacés sont aussi les mêmes , donc le rapport de leur poids est égal au rapport de leur densité. Quand les pesées sont faites à des températures différentes, on les réduit, par le calcul, à ce qu'elles seraient à la température 0 ; mais pour cela il faut connaître la loi de dilatation du corps plongé et de celle de chaque liquide.

On peut déterminer aussi la densité des liquides par \es pesées directes d'un même volume de tous ces corps. Pour y parvenir par ce second procédé , on prend un petit flacon de verre mince et léger (Fig. 20), ayant un bouchon foré et bien rodé qui le ferme d'une manière très-exacte. On le pèse seul, et on le pèse ensuite rempli d'un liquide. La différence des poids est le poids du liquide qu'U contient.

Par exemple : le flacon seul pèse iOO gr.

le flacon plein d'eau à 0 pèse 200 »

Le poids de Peau contenue dans le flacon est iOO »

A la même température de 0

le flacon seul pèse toujours ...«.., 100 gr.

le flacon plein d*alcool pèse 179 »

Le poids de l'alcool contenu dans le Oacon est. ... 79 »

' Les volumes d'eau et d'alcool étant les mêmes, les densités de ces liquides sont entre elles comme les poids; donc

La densité de l'alcool est 0,79

Lorsque la température n'est pas à 0 , il faut corriger les ré-

GHAP. n. — DENSITÉS DES UQUIDES. t57

sultats des effets que produit la dilatation sur le verre du flacon et SOT les liquides que Ton soumet à l'expérience.

143. ^ea«ge«ge l^r les pesées. — Dans un grand nombre de recherches on est obligé de connaître exactement la capacité des vases de difiërentes formes qui servent aux expériences, et Ton y parvient en général de deux manières : V par les i^olumes, en versant dans des tubes gradués ou dans des éprouvettes le liquide qu'ils peuvent contenir; 2^ par les poids ^ en faisant la pesée du vase plein d'air et la pesée du vase plein d'un liquide de densité connue.

Le premier procédé n'exige que peu *de soins; seulement il ^ut que les appareils soient gradués avec précision, et il faut employer un liquide, comme le mercure , qui ne s*attache pas aux parois. Alors connaissant le coefficient de dilatation de la matière du vase, celui de l'éprouvette et celui du liquide; con« naissant de plus la température à laquelle l'éprouvette a été graduée, U est facile d'obtenir la capacité du vase pour la température 0 et pour toutes les autres températures.

Le second procédé n'est pas aussi simple, mais il conduit à des résultats plus rigoureux lorsqu'il est employé avec les précautions convenables. Prenons pour exemple un ballon : après l'avoir desséché en dedans et en dehors, on le remplit d'air sec et on le pèse ouvert, en notant la température t et la hauteur ba rométrique A; soient/; ie poids apparent que l'on obtient, d le poids de l'air qu'il déplace, et c le poids de l'air qu'il contient, l'on a (133) pour le poids de la matière du ballon

ensuite on le remplit d'un liquide, en chassant l'air avec soin, et on le pèse de nouveau, en notant de même la tempértiture t^ et la hauteur barométrique A'/ soient/;' le poids apparent que l'on obtient, d le poids de l'air déplacé , et c' le poids du Uquide qu'il contient, on a pareillement, pour le poids de la matière,

p'-hd—c\

et par conséquent

P -h rf — czrz'p-^-d — c' ; c' =p' — p 4- «f — rf 4- c.

Pour éviter des corrections incertaines sur Tétat hygrométrique

de Fair ambiant, ou doit toujours mettre peu d'intervalle entre

ces deux pesées; alors les yaleurs de A et A', de f et t^, sont, en général, assez voisines pour que Ton puisse prendre i/= cf et la valeur de d se réduit à

Soient, pour les conditions de rexpérience, </ la capacité du ballon en centimètres cubes, «y le poids spécifique de Fair, xJ celui du liquide, on a c = ^o, d = xfra , et par suite,

xs -— cr

En représentant par p la capacité à 0 , on aurait

,/ = Kn-*0, et .=^.j-L^^.

s le liquide dont on s'est servi est de l'eau , on trouvera zs , an moyen de la table des dilatations de Teauj si c'est du mercure, on aura

m étant le coefficient de dilatation du mercure ou 0,00018; quant à la valeur de o , elle est , conune nous avons vu

o = O*',©©! 2996 . 4 • T-T— • ' 76 1+fl^

144. Des aréomètres. — Les aréomètres sont des flotteurs qui donnent immédiatement les densités des liquides dans lesquels ils s'enfoncent.

On distingue deux sortes d'aréomètres : les aréomètres à poids variable et les aréomètres à volume variable.

La figure 24 représente un aréomètre a poids imriabh; i» est le volume ou le corps de l'instrument ; on le fait de verre ou de métal; / est le lest^ c'est-à-dire une petite masse de mercure ou de plomb que l'on ajuste à la partie inférieure; t est la tîge^ 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 flottants; il se tient debout, à cause du lest qui rabaisse son centre de gravité, et il s'enfonce jusqu'à ce qu'il y ait égalité entre son poids et le poids du liquide qu*il déplace ; alors on ajoute des poidi additionnels sur le chapeau pour affleurer l'instrument ,

GBAP, n. — DENSIT&S DES UQUIDSS. SW

c*esl-à-diie pour qu'ua petit trait /*, marqué sur la tige, t» trouve exactement à fleur JTeau. IhLns les différents liquides il &ut des poids différents pour produire Taffleurement, etc^esi pour cela qu'on l'appelle un aréomètre à poids variable. Soient/i le poids de Finstrument, a le poids additionnel qu'il faut y ajou» ter pour l'aflBeurer dans l'eau a 0, «^ le poids additionnel qu'il £iut y ajouter pour l'affleurer dans l'alcool à 0 : la densité de l'alcool sera à la densité de l'eau comme/» 4* a' est à/>-i-a.

L'aréomètre est d'autant plus sensible que le volume plonge est plus considérable et la tige plus fine.

On conçoit que, pour éviter les calculs, il est posûble de former pour chaque instrument une table particulière où Ton trouve immédiatement la dénoté à côté du poids additionnel a'.

Uaréomètre à iH>lume variable représenté (Fig. 23) a en gé« néral moins de volume que l'aréomètre à poids variable : la tige est un petit tube de verre creux ; le corps de l'instrument est un cylindre ou une boule soufflée à l'extrémité du tube; et le lest se loge dans le petit appendice en verre qui est au-dessous delà boule; une bande de papier est soigneusement fixée dans l'intérieur de la tige pour porter les divisions qui marquent lis densités. Le poids de cet aréomètre étant constant, il en résulte que les denâtés 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 directe*ment les densités des Uquides. Ainsi quand l'aréomètre n'eiw fonce que jusqu'au nombre 1200, la densité est 1200; s'il enfonce jusqu'au nombre 900, la densité est 900, etc., la den* site de l'eau étant représentée par 1000.

Les pèse^liqueurs sont des espèces d'aréomètres qui ne sont pas gradués pour donner les densités des liqueurs dans les*quelles on les plonge, mab seulement pour donner leur degré de concentration. Les acides sont étendus d^une quantité d'ean plus ou moins grande , les dissolutions salines sont plus ou moins saturées y les eaux^de^ie et les esprits sont plus ou moins riches en alcool; et l'on fait des pèse-acidesy àespèse^els^ àcêpèse^ esprits , des pèse-^irops , etc. , pour reconnaître immédiatement les différents états dans lesquels ces liquides peuvent se présenter* Pèse-acide ou aréomètre 4e Mmumé» -— Cet aréomètre e

S60 LIYRS n. — CHALEUR. — PREMIÈRE PARTIE.

toute l^apparence d'un aréomètre à volume variable, mais il en diffère essentiellement par sa graduation. Au point où il s'airète dans Teau pure, on marque 0; au point où il s'arrête dans un mélange de 85 parties d'eau et de 15 de sel ordinaire, on marque 15; on divise l'intervalle en 15 parties et l'on continue les divisions au-dessous. Deux dissolutions saturées à divers degrés marqueront évidemment des degrés différents sur l'aréo* mètre, mais il faudra calculer une table spéciale pour passer des degrés de l'aréomètre aux véritables densités.

Les pesesels et les pèse^esprits sont gradués d'après des principes analogues ; ils ne sont donc , comme le pese-^cides , que des instruments de commerce, à moins que l'on n'ait dre^ une table des proportions de sel ou d'esprit correspondantes à diaque degré.

U alcoomètre centésimal de M. Gay-Lussac est fondé sur d'autres principes. Etant donnés des esprits ou des eaux-devîe, il suffît d'y plonger l'alcoomètre pour connaître à l'instant leur force réelle, leur richesse en alcool et leur densité. Cet instrument, qui offre d'immenses avantages à la régie et au Wmmerce repose sur des recherches très-prédeuses pour la science. (Voy. l* Instruction ^ etc., Gay-Lussac, 1824.)

143. Densité des eorps solides. — On détermine les densités des solides, comme celles des liquides, par trois procédés différents , savoir : au moyen de Taréomètre , du flacon bouché , ou de la balance hydrostatique.

L'aréomètre que l'on emploie pour déterminer les densités des corps solides est un aréomètre à volume constant, qui s'appelle aréomètre de Fahrenheit j ou aréomètre de Nicholson^ nu aréomètre-balance de Charles^ suivant quelques légères modifications dans la disposition des pièces. La figure %A représente l'aréomètre de Charles. Entre le corps v de l'instrument et le lest /, se trouve un petit panier ou un petit seau d'ai^ent destiné à recevoir les fragments de matière dont ou cherche la densité. Quand les corps sont plus pesants que l'eau, ils dcHvent exercer une pression de haut en bas, et le panier est accroché par l'anse afin de recevoir cette pression : quand les corps sont spécifiquement plus légers que l'eau, ils pressent de bas en haut; alors on retourne le panier et on l'accroche par le fond, afin qu'il reçoive encore cette pression.

GIAP. n. — DENSITÉS DES LIQUIDES. Ml

Pour trouver une densité par ce moyen, il faut, avant tout, (xmnaître le poids additionnel qui doit être mis sur le chapeau pour affleurer Tinstrument dans Teau distillée, c*est-à-dire pour le faire enfoncer jusqu^au trait f que porte la tige. Supposons qu^à la température 0, le poids additionnel soit de 25 granunes , 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 Vaffleurement : soit 23^,8 ce qu'il faut ajouter; ces poids et le diamant équivalent ensemble à 25 grammes, puisque Taffleurement a lieu. Donc le diamant pèse 25*^ — 23,8 ou f ,2; tel est son poids dans Tair. Alors, on met le diamant dans le panier d'argent, et aux 23*^,8 qui sont restés sur le chapeau, on ajoute ce qui est nécessaire pour Taffleurement : 0'',34 suffisent pour cet effet; donc, 0*^,34 représentent le poids que le diamant perd dans Teau, et par conséquent le poids d'eau qu'il déplace ou le poids d'un volume d'eau qui est égal au sien. Or, à volume égal, les densités sont entre elles conmie les poids; donc, la densité du diamant est ^ ou 3,53.

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 raisonnements ni dans les calculs. Lorsque la température n'est pas 0, on fait les corrections.

Le flacon bouché qui sert à la recherche des densités contient environ 2 ou 3 décilitres d'eau (Fig. 22). L'exactitude de l'expérience dépend en grande partie de la précision 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 fiiit trois pesées : la première , pour avoir le poids p du corps solide dont on cherche la densité; la seconde, pour avoir le poids f-^p 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 ayant chassé par conséquent un volume d'eau égal au sien. La ti*oisième pesée retranchée de la deuxième, c'est-à-dire f+p — f'j donne le poids du volume d'eau chassé; et, puisqu'à vo*

tn UVRK n. ^' CHALEUH. — PREMIÈRE PARTIE.

lame égal les denûtes sont comme les poids, la densité du

corps est ^ x. Quand la température n'est pas 0, il finit

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 Talcool, ou dans des dissolutions saturées.

Les corps poreux et susceptibles de s^mbiber ont des densités variables suivant le degré d'imbibition : il est difficile de les déterminer avec exactitude.

La balance hydrostatique qui nous a servi à démontrer le principe d'Archimède peut nous servir aussi à trouver les densités des coips 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, ou trouve le poids p du corps; parla seconde, on trouve la perte de poids e qu'il éprouve dans l'eau, et cette perte de poids est le poids du volume d'eau déplacé :

donc , la densité est -. Si la température n'est pas 0, on fiait les

corrections.

Nous devons remarquer qu'à la même température la densité d'un corps solide n'est pas toujours exactement la même, die varie entre certaines limites suivant l'état d'agrégation moléculaire : ainsi les monnaies et les médailles ont en général une densité un peu plus grande que les alliages fondus qui servent à les fabriquer; les cristaux ont quelquefois une densité notablement plus grande que celle de la substance qui les compose, prise à l'état amorphe, M. HittorfF a trouvé, par exemple, que la densité du sélénium cristallisé est de 4,80, tandis que celle du sélénium amorphe reste comprise entre 4,26 et 4,28; M. Deville a trouvé pareUlement pour le soufre amorphe 2,039, pour le soufire en octaèdres de la Sdle 2,068 à 2,074, pour le soufire en octaèdres plus aigus de la Guadeloupe 2,063, comme pour celui qui est cristallisé artificiellement par la voie humide ; enfin ayant soumis à l'épreuve le soufre mou y il a trouvé immédiatement après la coulée , pour celui qui est jaune 1 ,928 , pour celui qui est rouge 1,919, ces densités croissant progressivement avec le temps, par un travail moléculaire intérieur, sont devenues après onze mob, pour le premier 2,061 et pour le second 2,051 »

CHAP. U. — DENSITti DES SOLIDES.

Les trois tableaux suivants contiennent, pour les solides et les liquides , les densités les plus authenticjues et les plus usuelles.

Table de la densité des corps solides à 0 de température^ en prenant

pour unité la densité de l'eau.

lUtîiie..

Or....

Iridium

Timgttèiie . . . .

Ploiiib fondu..

PilUdinm

Rbodiam

Argent fondn .

Bismuth fonda Ouvre enfil ..

Cadmium

Moljbdène....

Liiton

écrooi ...••.••

Umioé

paaséàla filière

for^

purifié

KWg*

ibndu

Il icàH fondu

Urane

Acier non écroui

Cobalt fondu

Fer en barre

Étaîn fonda*

Fer fondu

Zinc fondu

Manganèse

Antimoine fondn

Tellure

Chrome f

Iode

Sélénium

Diamants les plus lourds (légèrement

colorés en rose)

Id. les plus légers

Flînt-glass (anglais]

Tourmaline (rerte) , , .

Marbre de Paros (chaux caibonatée

lamellaire)

Émeraude verte

Perie

Corail

Cristal de rodie pur

Yeire de Saint-Gobain

Porcelaine de la Chine

Chaux sulfatée cristallisée

Porcelaine de Sèvres

Souire natif.

Ivoire

Albitre

Anthracite

Phosphore

Houille compacte.

Jayet

Snccin •

Sodium

Potassium

Bois de hêtre

Frêne

If.

Bois d*orme

Pommier

Bois d*oranger

Sapin jaune

Glace

Tilleul

Bois de cyprès

Bois de cèdre

Bois de sassafras

Peuplier ordinaire

Liège

Densité de quelques liquides à 0.

Eau distillée 4,000

Mercure 43,508

Acide sulfurique 4 ,841

Adde nitrique 4 ,217

Lait 4,030

Eau de mer 4 ,026

Vin de Bordeaux 0,994

Vin de Bourgogne 0,924

Huile esscnt. de térébenthine 0,870

HttUe d'oUve 0,815

LITBE n. — CHALEUR. — PREMIÈRE PARTIE.

Table des densités de divers liquides d'après les expérience

de M, Pierre.

(Voy. les mêmes substances aux artides DilaUtioD et Poiats d*ébiilUtioii.]

Noms des substances.

Acétate d*oxyde d'éth^le ....

Id. id. de metbyle. .

Acide butyrique monobydra-

té

Acide sulfureux anbydre ( à

Alcool éUiylique

Id. méthylique

Jd. amyhquè

Aldébyde

Brome

Bromure d^étbyle

Jd. de méthyie

Jd. d*amyle

Jd. de silicium

Jd. de phosphore

BuUrate d'oxyde d*éthyle . . .

Jd. Jd. demétbyle.

Chloroforme

Chlorure d'éthyle

Jd, id. monochloré .

Densités

ào*.

Noms des substances. ^ q»