PROCÉDÉS DE MESURE

BALANCE HYDROSTATIQUE. — SolUIrs. — Lo procédé (Hrect pour trouver le poids sjiécilique d’une substance solide consisterait à l:iiller dans cette substance un corps géomélrii}ue dont le volume fiH précisément égal à un c.<mtiniètre cube; mais ce procédé offi-i-

r.ItAPITRE IV. — POIDS SI’KCIFIOIIES.— ARÉOMÉTRIE. 4.')5

rait do trop grandos difTicultos pratiipios. On pose iin écliantillon do la suli.staiK'e sans so juvoccupi'r do son voliiino ; i^oit O sou poids. Ou le sns[)ond ensuite jiar un fil très-lin au crochet fi.\é aii-ilessous de riin des [ilatoaux d’une halance, et aines avoir élahli réiiuilibrc on iiumerge le corps dans un va.se plein d’eau pure. .Vussitût le fléau de la balance s’incline; soit (j le poids nécessaire pour rétablir l’éipiilibre. D'après le principe d’.Vrcliiméde (V. iXütions de physique), g représente le poids d’un volume d’eau éiral à celui du corps; ce volume est donc égal à g centimètres cubes. En divisant le poids G parce nombre, on aura le poids du centimètre cube d’un corps, c’est-à-dire le poids spécifique cherché.

Cette méthode est applicable aux corps volumineux, aux masses métalliques, ou bien encore aux pièces qui ont reçu un travail qui ne permet pas d’en détacher un fragiuimt.

Liquides.— On suspend au crochet de la balance au moyen d’un fil très-fin une petite bouteille de verre 11 lestée avec du mercure, dont la partie supérieure est fermée à la lamjie et terminée en forme d'anneau. L’équilibre étant établi, on la submerge dans un vase plein du liquide dont on cherche le poids spécifique La perte de poids que la bouteille éprouvi; repré.scmle lejioids G d’un volume de liquide égal à celui de la Fig. 1G4. bouteille. On réjiète la même ojiération avec de l’eau piu-e ; on obtient ainsi le volume g de la bouteille.

On effectue la division ^ , et le quotient exprime le poids d’un centimètre cube de liquide.

procédé du Fnxco.N'. — .Solides. — Si le corps est en pondre on s’il est de petites dimensions, on détermine son [loids G comme tout à l’heure; mais pour trouver son volume, on suit une marche différente. On prend un flacon de goulot assez large; on le ferme exactement au moyen d'un bouchon usé à l’émeri et surmonté d’un tube capillaire sur lequel on marque un trait. On le remidit d’eau distillée Fig. 16.'). jusqu’à ce trait, et, après l’avoir essuvé avec soin.

Flacon à densitf''. , , , , , i i i

011 le plaœ sur le plaU*aii do la balance a cote du corps; ou note le poids P auquel ils font éipiilibre. Ce poids connu, ou introduit le corps dans le flacon; on affleure de nouveau au trait , on essuie et on pèse. Le nouveau poids P' est

45ü INTRODI'CTIO-N. — ANALVïit CIIIMIgL'E.

]ilus petit que le précédent et la différence 3 représente le volume d’eau expulsée par le corps. On connaît donc le poids du corps (j et son volume y.

LiiiuUies. — Le flacon F employé pour les liquides a la forme S d’un petit ballon dont le col étiré en un tube fin

^ ^ , se termine parmi entonnoir; un trait tF f;ravé

sur ce tube détermine avec une grande exacti-

0tude le volume sur lequel on opère.

On pèse le flacon vide, plein de liquide et Fig. 106.— Ballon plein d’eau. Au moyen de ces trois pesées, on obtient le jioids du liquide et son volume. pnocÉuÉ ARÉoMéTHiQi E. — Ce procédé est fondé sur le même principe que celui de la balance hydrostatique. Si l’on appelle P le poids d’un flotteur, V la partie immergée, D le poids spécifîtiue du llcjuide , on aura dans le cas de l’équilibre P z= A D. L’examen de cette formule conduit à trois conséquences remarquables, à chacune desciuelles se rat tache une classe iiarticulière d’aréomètres.

I. La première est celle des aréomètres-balances: elle répond au cas où D est constant dans la formule, c'est-à-dire au cas on le flotteur plonge toujours dans le même liquide.

Aréomètre à poids de \irholson.—l[ se compose d’un cylindre en cuivre ou eu fer-blanc; il porte à la partie supérieure une tige déliée surmontée d’une capsule et à la partie inférieure une corbeille suspendue par un crochet. Un trait tl' maniué sur la lige détermine le volume constant du flotteur.

Pour faire une pesée, on le plonge dans l’eau pure et on charge la capsule de poids titrés jusqu’à ce qu(> le jdan de flottaison liasse par tl' . On enlève les poids, on les remplace en partie par le corps à peser et on rétablit raflleuremenl. Cette double opération n’est autre chose qu’une double pesée. On ’ connaît donc le poids G du corps. On obtiendra son volume en le faisant passer de la capsule dans la corbeille ; le flotteur émerge aussitôt au-dessus de tt', et le poids nécessaire pour le maintenir représente le volume cherché.

Aréomètre à échelle. — 11 se compose d’une boule sphérique de verre S, soudée à l’extrémité d’une tige cylindrique portant mie capsule C; entre la boule Set le lest se trouve une chambre C'

Fig. 167. — Ari^omèlrc^ de Nichoîson.

CHAPITllK IV. — POIDS SPKCIKiyt'ES.— ARÉOMÉTlllE. '|j7

munie d'une ouverture assez grande pour permettre l’introduction du corps. La tige, d’une longueur de l.*) à 20 rentimèlres, porte dans son intérieur une échelle divisée en demi-millimètres.

L’instrument allleuraut à la division 0 dans l’eau pure, ou place le cor[)s à jieser sur la capsule supérieure G; si le flotteur s’enfonce de n divisions, on en conclut que le poids du corps est représenté par ?i. On retire le corps de la capsule G pour le placer dans la chambre CL 11 perd une partie de son poids Fig. IM.— Ar<ij)inMre par le fait de son immersion, et le flotteur émerge jusqu’à Indivision n' au-dessus de n; 11-n’ est le poids d’un volume d'eau égal à celui du corps. Le

rapport - — -, indiquera le poids spécifique.

IL Arêornèireà vohime constant.— üi un flottem- déplace des volumes égaux dans divers liquides, les divere poids sous lesijuels il opère ce déplacement constant sont entre eux dans le même raiiport que les poids spécifiques des liquides déplacés. G’est le cas où D est variable dans la formule et V constant; il renfenne la seconde classe d’aréomètres.

Iknsiinètre à volume métrique constant. — La forme de cet instrument est celle qui convient à un aréomètre destiné à flotter dans tous les liquides, depuis les plus légère jusqu’aux plus denses ipr’on ait rocc.asion d’observer. La partie renflée représente un solide de révolution convexe à la partie supérieure et dont la partie opposée est allongée en forme de col et converge coniquement vers le point d’attache du lest. La tige, implantée verticalement sur la convexité, porte, à quelques centimètres au-dessus , soit un plateau, soit un ari'êt circulaire obtenu en soufflant une vol un^c^c (Distant^ boule vere cet endroit et l’aplatissant ensuite sur elle -même; dans ce dernier cas, des poids cylindriques jiercés dans l’axe se coulent sur la tige et viennent se superposer sur cette plate-forme en se centrant d’eux-mémes authur de l’axe de l’instrument. Pour plus de commodité, on fait exécuter en aluminium la division du gramme. Enfin un trait, gravé sur la lige on sur une échelle fixée dans

•ÎÔ8 ixTnonrr.Tio.N. — analyse EHiMic)t:E.

sou intérieur, détermine le volume constant du densimèire. Cet élément étant iirhitraire, on lient lui donner telle grandeur iiu'on voudra; mais il y a avantage sons tons les raiiports à choisir un volnnie métriiine. Le décilitn- est le pins cainvenalile pour les pesees daus lesiiiielles on dispose d'une quantité snllisante de liquide.

Pour déterminer le poids spéciliqne d’un liquide au moyeu de ce flotteur, on le plonge dans le liquide et l’on coule des poids sur la tige jusqu’à ce que l’allleurement ail lieu. Si le poids propre du llotteur est de 10(1 grammes et la charge additionnelle de 12 grammes 5 décigrammes, lepoids d’un centimètre cube du liquide ou le poids spéciliqne cherché sera I(;f.l2.’j.

Les indications de ce deiisiinélre, à la température ordinaire, sont approchées à moins d’un millième. Les conditions au.xquelles sa construction est assujettie en font un vérilahle étalon.

111. Àrènmèire à votuuie rariahir. — Ces instruments .sont fondés sur ce principe : si un llotteur dont le poids est invariable jilonge dans divem li([uid(>s, les volumes immergés sont en raison invei-se des poids spéciliipies de ces liijuides.

ÉCHELLE densimétkioi k. — IkiisimHri'. — Pour le construire , on choisit une lige de verre T do 3 à milli- T mètres de diamètre et d’une longueur de 10 à 15

I centimètres; son diamètre extérieur doit être sensi-

blement constant dans toute son étendue; ou la soude à un lubt; V beaucoiqi plus large.. On chaulfe ce tulie à la lampe à une certaine distance de la première soudure, on l’étrangle en ce point et on souf- 11e à l’extrémité une boule L en forme d’olive t[ui

„ doit renfermer le lest. (Jn introduit dans cette olive

DeiiaiiiH'ire. une petite quantité de mercure, snllisante pour que

rinstinmenl, plongé dans l’eau pure, allleure vers le sommet ou vers l’origine de la tige T, suivant qu’on le destine à peser des liquides plus pesants ou plus légers rjiie l’eau. Son poids est généralement de 20 à 25 grammes. Cela fait, on enroule d.ans l’intérieur de la lige une échelle im paiâer sur laquelle se trouvent tracées des divisions espacées suivant une certaine loi; la première de ci's divisions corres[iond à 1 ,00 poids spéciliqne de l’eau, la dixième à 1,01, la vingtième à 1,02, etc.; des divisions intermediaires coiTespondent à des accroi.ssenients de poids spécifiques égaux à 0,001 .

On place l’échelle de manière que le flotteur plongé dans l’eau

CHAPITHE IV. — POIDS SPÉOIFIOl’KS. — AHÉOMÉT1UE. î.')9

purp marque 1 ,00 ; on retire l'iiistrumenl de l’eau et on rinimerge dans un autreliiiuide dont le poids sjiéciflque déterminé à l’avance est tel que le flotteur remonte ou descende de toute la longueur de sa tige. Si l'echelle a élé couvenalilement choisie, le densimèlre aflleurera à la division corresimudante au poids siiéciliipie du liquide. S'il on est ainsi , on lixe l’échelle et on ferme l’instrument ; dans le cas contraire, on prend avec un compas la distance des deux points d’allleurément et on choisit dans le jeu d’échelles dont on dispose celle (pii convient.

Concunhince dex deiisimilres. — Tous les densimétres placés dans les nu’mes circonstances donnent les mêmes indications, quels (pie soient leur forme et leur volume. En effet, si, après les avoir plonges dans l’eau pure, on h'S jdonge dans tout autre li(piide, la partie dont chacun d'eux émergera au dehors ou s’immergera au dedans de ce liquide (’st une fraction constante du volume immergé dans l’eau pure. Ces instniments sont jiar conséquent comparables entre eux.

Trois conditions sont nécessaires pour qu’un densimôtre soit bien gradué : 1° que sa tige soit cylindrique ; 2” que le tracé de son échelle soit e.\act; 3“ que cette échelle ait élé ajustée sur deux points au moins. Elles sont difficiles à remplir, .\ussi trouve-t-on rarement dans le commerce des instruments de cette espèce qui soient bien construits. Le calibrage de la tige d’un thermomètre et les déterminations des points fixes 0“ et lüO" sont incontestablement des opérations plus faciles à exécuter (pxe les précédentes. On ne doit, par conséquent, pas être surpris que ce dernier instrument ait atteint une perfection dont le premier est bien loin d’approcher.

Le densimètre sert, dans les fabriques de sucre, pour peser les jus de betterave au moment où ils coulent dans les chaudii'res de défécation ; on l’emploie pour peser les sels de soude, les salpêtres, l’ammoniaijue, l’éther, les huiles, etc. Il est aujourd’hui d’un usage presque général , et il tend à remplacer , dans l’industrie, le commerce et entre les mains des agents de perception, tous les autres flotteurs à graduations arbitivaires, tels que l’aréomètre de lîaumé, etc.

ÉCHELLE voLLMÉTiuotiE. — Voliimitre. — Nous avons comparé jusqu’ici les poids des corps sous le même volume ; on peut intervertir les termes de cette comparaison et considérer les volumes des corps sous le même poids. Un arriverait ainsi à établir une série de rapports exprimant les volumes des corjis sous l’unité de poids et que nous appellerons volumes spèci/iques. Les poids et les

iNTnonrcTioN. — analyse chimique.

volumes spécifiques snnl évidemment des quantités réciproques, de sorte que l’on peut passer des uns aux autres par une simple opération de calcul qui consiste .à diviser runilé par le rapport connu, le poids sjiécifique pai' e.xemple, le quotient de la division représente le volume spécitiijue , c’est-à-dire le nombre entier ou fractionnaire de centimètres cubes (jui correspond à I gramme de matière, 1e volume spécilbjue de l’eau étant égal à l’unité.

On peut obtenir directement le volume spécifique d’un liquide au moyen d’un flotteur qui ne difTère du précédent que par le tracé de l’écbelle. On rajqtelle vohnnitre.

Pour graduer un voluinètre destiné à mesurer les volumes spécifiques plus petits que l’unité, on plonge le flottcm- dans l’eau pure et l’on place l’échelle de manière que le point 1,00 coïncide avec le plan de flottaison ; on le plonge ensuite dans une dissolution saline de volume spécifique déterminé, 0,75 jiar exemple. L’échelle étant convenablement choisie, le volumètre affleurera actuellement à la division corresjiondant à ce nombre. L’intervalle est divisé en 25 parties égales et les divisions prolongées jusqu’au bas de la tige. .Vinsi les degrés de l’échelle volumétrique sont égaux entre eux et représentent des accroissements constants, des centièmes dvi volume normal du flotteur.

On procède d’une manière analogue iiour graduer des volumètres destinés à mesurer des volumes siiécifiqucs plus grands que l’unité.

ÉCHELLES A nicHESsE. — Les indications des flotteurs à volume variable sont relatives aux poids ou aux volumes s|>écifitpies des liquides. Ces quantités sont les seules qu’ils mesurent immédiatement et les seules aussi qu’il soit permis de noter sur leurs échelles sans altérer le sens réel de leurs indications. Toute graduation en dehors des précédentes est donc défectueuse. Ces inslrmnents auront toute leur utilité loi’siiu’on aura dressé des tables qui mentionnent en regard des poids ou des volumes spécifiques jiris à une température déterminée la composition correspondante de chaque dissolution. Un travail de cette esjièce a été fait pour les mélanges d’alcool et d’eau ; seulement on a cm devoir supprimer les poids spècilbiues et mentionner à leur place les richesses.

Alcoomètre centéMmal'. — L’instrument, convenablement lesté,

* La loi (lu *21 juin 1824 relative à la perception dos droits sur les alcools a Bubvtitiuf* au piise-lit^ueur de Cartier, à échelle arbitraire, qui était en usage avant cette époque, l'alcooinétrc centésimal.

r.HAPlTIlE IV. — POIDS SPECIFIOUES. — .VKÉOMETIUE. UU

est plongé dans l’akool absolu, puis sucœssiveniont dans des mélanges d’alcool et d’eau dont la richesse estimée en volumes décroît de centième en centième depuis l’alcool absolu jusqu’à l’eau pure. Un obtient ainsi tous les points de l’échelle compris entre 0 et 100. L’alcoomètre est gradué à la température de lô”. Los tables qui l’accompagnent indiquent la correction qu’il faut faire subir à ses indications apparentes lorsijuc la température est dilTérente et qu’elle varie entre les limites de 0“ et 30°. Si cette température est inférieure à 15° , la correction est positive; elle est négative dans le cas contraire.

ÉCHELLES ahditr.aihes.— .frcomé/re de Baume. — Les hydroscopes des anciens étaient en métal et portaient sur leur tige une division en parties égales. Ces instruments n’étaient pas conqiarables, mais ils présentaient des points de reikre au moyen desijuels on pouvait facilement s’assurer si tel liquide était plus ou moins pesant que tel autre.

Dans le siècle dernier, Baumé modifia cette graduation.

Gay-Lussac a dressé une table de convei-sion des degrés de l’aréomètre de Baumé en [toids spécifiques ou en degrés de l’échelle densimétriquo. Il résulte des expériences auxquelles il s’est livré à ce sujet que 7° Baumé correspondent à 1,058, 1,050 ou 1,051 du dcnsimètre. üu voit par là combien ces anciens instruments sont peu exacts. Nous croyons utile de mettre sous les yeux du lecteur cette table, qui permet d’interpréter les indications de l’échelle de Baumé qui se trouvent dans les anciens ouvrages.