DENSITÉ OU POIDS SPÉCIFIQUE
On appelle poids spécifique ou densité d’une pierre le nombre qui exprime combien de fois le poids d’un certain volume de cette pierre contient celui d’un égal volume d’eau.
On emploie pour cela un assez grand nombre de procédés. Nous laisserons aux livres assez étendus pour contenir l’histoire de la science la description de ce vieil instrument, appelé aréomètre, qui fournit des évaluations trop grossières.
Méthode hydrostatique. — C’est le meilleur procédé. On se procure une bonne balance, qui n’a pas besoin d’être bien grande, mais qui doit être sensible au demimilligramme. On donne à la colonne qui supporte le fléau une
plus grande hauteur que dans les g
trébuchets ordinaires (fi g. 1). On ~ remplace l’un des plateaux par
un petit disque plat et mince, A, muni en dessous d’un cro chet. Dans ce crochet on passe la boucle d’un fil de platine ab, qu’on choisit aussi fin que possible, et dont l’extrémité inférieure est nouée à trois autres fils du même métal; ceux-ci s’attachent à un petit panier c , formé d’un treillis de platine ou d’un métal inaltérable et tenace, à mailles très étroites. On pose sur le disque A la pierre dont on cherche la densité. On plonge le panier, qui est attaché au crochet a, dans un verre rempli aux deux tiers d’eau distillée.
Première opération. — Elle consiste à mettre la balance en équilibre. Pour y parvenir, on introduit dans le plateau B des
PROPRIÉTÉS DES MINÉRAUX
poids ou de la grenaille de plomb, en quantité telle que le fléau EF reste horizontal, lorsqu’on le soulève au moyen du bouton D. On voit que le fléau est horizontal, lorsque l’extrémité de l’aiguille, perpendiculaire au fléau, se trouve vis-à-vis du zéro d’un arc divisé IK.
Deuxième opération. — La pierre est retirée du disque A. Supposons que ce soit un diamant. Le fléau penche du côté B, quand on tourne le bouton D. On met sur le disque A des poids marqués, en quantité suffisante pour établir de nouveau l’équilibre. Ceuxci se trouvent exactement dans les mêmes conditions que la pierre qu’ils remplacent, et ils en représentent rigoureusement le poids. Soit igr,o48, ce poids.
Troisième opération. — On enlève les poids du disque A. La pierre est remise dans la balance, mais cette fois dans le panière; elle est par conséquent plongée dans l'eau. En vertu du principe d’Archimède, elle subit une poussée verticale, égale au poids de l’eau déplacée; le fléau n’est donc plus horizontal : il incline du côté du plateau B, lorsqu’on tourne le bouton D. On remet sur le disque les poids marqués nécessaires au nouveau rétablissement de l’équilibre. Ces poids qu’on ajoute, c’est ce que la pierre a perdu dans l’eau.
On a, par exemple, été obligé de meltre sur le disque 0^,298 ; c’est le poids de l’eau déplacée, celui d’un volume d’eau égal à celui de la pierre; car il est évident que celle-ci déplace un volume d’eau égal au sien. On n’a donc plus qu’à diviser igr,o5 par ogp,298
— iz 0,02 •
Procédé de M. Damour. — M. Damour a modifié la méthode précédente, comme il suit, pour la rendre tout à fait exacte. 11 substitue au treillis de platine un creuset très petit et très léger du même métal.
Première opération. — Après avoir attaché au crochet a le petit creuset, on le plonge dans un vase rempli d’eau distillée, récem-
CARACTÈRES COMMUNS DES VARIÉTÉS
ment bouillie; on établit l’équilibre. Soit P' le poids du creuset dans Peau.
Deuxième opération. — On introduit dans le creuset le corps réduit en petits grains dont la grosseur ne doit pas dépasser celle d’un grain de millet; on établit l’équilibre après quelque temps pour permettre à l’eau de bien mouiller le corps. Soit P" le poids du creuset et du corps dans l’eau.
Troisième opération. — On retire le creuset; on l’accroche à un petit support au-dessus d’une lampe qui doit donner une température très peu élevée, à peu près celle d’une veilleuse, afin d’éviter les soubresauts, et l’on évapore jusqu’à siccité.
Une fois le creuset bien sec, on le pèse. Soit P le poids du creuset et du corps qu’il contient.
Quatrième opération. — On vide le creuset; on le pèse. Soit p son poids.
Calcul de la densité. — Le poids du corps est P — p.
Il faut chercher son volume.
Soit d’abord r. le volume du creuset.
La première opération a fait connaître P' qui est le poids du creuset diminué de celui de l’eau qu’il déplace.
Soit ensuite t:" le volume d’eau égal à celui du corps.
La deuxième opération a fait connaître P" qui est le poids du creuset et du corps diminué du poids de l’eau déplacée par le creuset et le corps.
P" = P — t: — if — P — [p — P') — t” t" - P — p + F — P"
Si la densité cherchée est D,
Ex. Orthose du Saint-Gothard.
PROPRIÉTÉS DES MINÉRAUX
Poids du creuset dans l’eau 2Sr,974 P'
Poids du creuset et delà matière dans l'eau . . 4gr,8o7 P"
Poids du creuset et de la matière dans l’air . . 6sr, 123 P
Poids du creuset seul dans l’air 3sr,ioiG p
6£r, 1 23 — 3,io6
Pour avoir la densité du corps à o°, il faudrait multiplier le nombre précédent par (1 -f- kl), k étant le coefficient de dilatation cubique de ce corps, t la température lors de l’expérience, et le diviser par g*, c* étant la densité de l’eau à t° ; on trouve cette densité dans les tables; on opère à une température peu élevée, afin d’éviter les corrections.
Méthode du flacon. — Elle est décrite dans les traités de physique.
Balance de Westphall. — Aujourd’hui, pour obtenir rapidement une mesure qui suffit à la détermination pratique d’un grand
nombre de silicates et particulièrement des feldspaths, dont les densités sont cependant très voisines, on emploie couramment, dans un grand nombre de laboratoires, la balance de Westphall, appropriée à cette recherche.
CARACTÈRES COMMUNS DES VARIÉTÉS
Cette balance (fig. 2) se compose d'un fléau EE' supporté par une colonne creuse, d’un plongeur e qu’on descend dans une éprouvette à pied destinée à recevoir les liquides et des poids en forme de fer à cheval A.
Le fléau a ses deux bras inégaux KE, KE' ; le plus court porte à son extrémité un contrepoids cylindrique terminé par une pointe E'. L’autre bras est divisé en dix parties égales et entaillé à chaque division. Les divisions sont numérotées de i à 10.
La dixième porte un couteau E, dont l’arête est tournée vers le haut. Un crochet, auquel on suspend le plongeur, repose sur le couteau.
Les poids sont de plusieurs sortes : les plus gros, égaux entre eux, placés sur la division 10, indiquent les unités; placés sur la division 1 , des dixièmes ; les moyens tous égaux, mais dix fois plus petits que les précédents, indiquent des dixièmes quand ils sont sur la dixième division, et des centièmes quand ils sont sur la première; enfin, des poids dix fois plus faibles que les moyens, et cent fois que les plus gros, correspondent aux centièmes quand ils sont placés sur la dixième division, à des millièmes quand ils sont sur la première.
Vérification de la balance et des poids. — Il est toujours bon de s’assurer par soi-même de l’exactitude des divisions et des poids, quand il s’agit de prononcer entre des substances de densités très voisines.
On met d’abord le socle du support sur une table horizontale. L’appareil est le niveau, quand la pointe E' du bras le plus court se trouve vis-à-vis la pointe de la partie fine Q. La vis permet d’établir le niveau.
On remplit l’éprouvette d’eau pure à la température ordinaire, d’environ i5°. Lorsqu’on y descend le plongeur au moyen de la vis P, l’équilibre est rompu. Pour le rétablir, on met sur la dixième division ou sur le crochet portant le plongeur un des poids donnant le chiffre des unités, celui qui porte à son sommet un œil qui le destine à cette suspension. La balance doit être construite de
PROPRIÉTÉS DES MINÉRAUX
manière à ce que l’équilibre ait lieu dans ces conditions. Tous les poids égaux accrochés ou suspendus doivent donner le même résultat s’ils sont exacts.
Avec les mêmes poids on peut vérifier la justesse des divisions. On les place deux à deux, l’un sur la division 1, l’autre sur la division 9; puis, l’un sur la division 2, l’autre sur la division 8, etc. ; l’équilibre doit subsister.
On vérifie ensuite les poids moyens. On place le poids correspondant aux unités sur la division 9, et l’un des poids moyens sur la division 10; rien ne doit être changé dans l’état d’équilibre. On vérifie les poids plus petits par un procédé analogue.
La balance est construite de façon que les poids,’ accrochés aux différentes divisions du fléau pour le maintenir horizontal dans les différents liquides où l’on fait descendre le plongeur, font connaître les densités de ces liquides.
Elle ne permet de mesurer les densités des matières minérales que d’une façon indirecte, et elle ne comporte pas la même précision que la balance hydrostatique, mais elle se prête mieux à la mesure des densités de matières qu’on n’a quelquefois qu’en très petits fragments ; les déterminations qu’elle procure sont rapides, simples et suffisantes pour différencier les substances.
La mesure se réduit à deux opérations :
i° L’on réalise au moyen d’iodure de méthylène, dont la densité est 3,35, et d’éther ordinaire, dont la densité est 0,75 à o°, un mélange ayant même densité que la matière, de façon que celle-ci flotte dans le mélange, lorsqu’elle y est introduite.
20 A l’aide de la balance on mesure la densité du liquide ainsi préparé. On peut, d’ailleurs, si l’on a besoin d’une grande précision, mesurer la densité du liquide avec les balances et d’après les méthodes familières aux physiciens.
Balance de M. Pisani. — M. Pisani prend le poids du corps au moyen d'une bonne petite balance, facile à tenir à la main; il mesure le volume de l’eau déplacé par le corps en centimètres cubes et, par conséquent, son poids en grammes, au moyen d’un
CARACTÈRES COMMUNS DES VARIÉTÉS
tube divisé renfermant une quantité d’eau, dont le volume est mesuré par la division du tube en regard de laquelle se trouve son niveau supérieur; le corps étant introduit dans le tube y fait remonter le niveau de l’eau jusqu’à une nouvelle division ; en retranchant de celle-ci la première, on 'connaît le nombre de centimètres cubes occupés par l’eau que le corps a repoussée autour de lui. La balance et le tube gradué se logent ensemble dans une boite qui permet d’emporter l’instrument avec soi en voyage.
