DENSITÉ DES GAZ

579. Définition. — Méthode générale de détermination. — On appelle densité d'un gaz le rapport du poids d'un certain volume de ce gaz à celui d'un même volume d'air, — le gaz «Va étant tous les deux à 0° Cet sous la pression de 16 centimètres.

Pour mesurer la densité d'un gaz, on prendra un ballon de verre de 8 à 10 litres de capacité, dont le col porte un robinet pouvant se visser sur la machine pneumatique, On pèsera ce ballon successivement vide, plein d'air et plein du gaz dont on cherehe la densité, l'air et le gaz élant purifiés et desséchés. En soustrayant du poids obtenu dans les deux derniéres pesées celui du ballon, on aura le poids de l'air et le poids du gaz sous le mème volume.

Si, durant ces différentes pesées, la température restait conslamment égale à 09 et la pression à 76 centimètres, il n'y aurait qu'à diviser le poids du gaz par le poids de l'air, et le quotient serait la densité cherchée, Mais, comme ces conditions de température et de pression ne sont pas ordinairement réalisées pendant la durée de ces expériences, il est nécessaire d'effectuer plusieurs correclions pour ramener les poids des deux gaz aux conditions normales de température et de pression.

C'est ce que firent Dumas et Boussingault, qui appliquérent les premiers cette méthode générale.

580. Méthode de Regnault. — Quelque soin qu'on apporte dans les corrections, elles ne laissent pas d'être incertaines, Regnault perfeelionna le procédé en opérant dans des conditions expérimentales qui supprimaiènt la plupart des causes d'erreur et rendaient les corrections inutiles,

Emploi du ballon compensateur on ballon-tare. — On prend deux ballons à long col, faits du même verre ot ayant des volumes extérieurs senaiblement égaus; puis on ferme le plus grand par une tubulure à robinet, et y par une | ob tubulure à érochet. Pour vérifier si les volumes dés ballons sont identiques, on les remplit d'eau et on les suspend aux plateaux d'une bnlance, en ayant soin d'établir l'équilibre an moyen d'une ture, Si on Tes fn 2 ensuite plonger dans une cuve remplie d'eau, l'équilibre est généralement rompu, ét le nombre de grammes g qu'il faut ajouter pour le rétablir ropnésente, en centimètres cubes, la différence des volumes des ballons. On préparn alors un tube de verre fermé dont le volume extérieur soit de q centimètres et on le suspend au crochet du plus petit ballon. Rémplissage du ballon à O", — Afin d'éviter les corrections de dilatation du verre et des gaz sur lesquels on expérimenté, on a soin de remplir lé ballon à robinet soit du gaz, soit d'air à zéro, l'our cela le ballon est placé dans un vase ere de glace (fig. 573); puis on visse sur le robinet D un second robinet 4, à ‘aide duquel on peut faire communiquer à volonté le ballon soit avec une machine proumatique, par un tube de caoutchouc D, soit avec les tubes M, N, dans lesquels le gaz est amené par un tube GC. Les tubes M, contiennent différentes substances, destinées les unes à desséchor le gaz, los autres à le purifier, Après un premier remplissage, on fait le vide duns le ballon, puis on le rembe plit Je nouveau, ot cola plusiours lois dé suite, de manière à être assuré de n'y ï laisser que du gaz parfailemont pur, Tare el pesée des gaz. — On ferme alors le robinet B, et dévissant lé robinet L À, on rotire le ballon de la glace, on \'essuie avGE sin, va Le laisse es vasid B peu à peu la température ambiante, de manière qu'il ne conlense j\nis de ne

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peur d'eau surses parois, puis an le porte dans la balance décrite ci-dessus et l'on en fait la tare, en se servant du ballure compensateur. On reporte ensuite le ballon dons la glace et l'on y fait le vide aussi complètement que possible, Il n'y reste qu'un faible résidu gazeux, à la pression h, qu'on lit sur un baromètre différentiel, communiquant avec l'appareil por l'intermédiaire du tube E, et on le reporte sous le même plateau de ln balance. Le fléau s'incline alors du côté opposé et pour rétablir l'équilibre il faut ajouter au plateau un poids p. Ce poids représente évidemment le poids du gaz contenu dans le ballon, à 0 et sous la pression H— h.

Caleul de l'expérience. — Pour déterminer le poids G qu'aurail un ruëme volume de ce gas à lu pression 760, on a, d'après la loi de Mariotte,

6 700 " Le FE à d'où GC=pxkp

+ On recommence les mêmes posées sur l'air, dans le même ballon : on trouve le poids d'air, qui y est contenu à 0 ot sous la pression 760, est donné, en fonction du poids p', déterminé directement, par la méme formule

PPS ET

Si l'on divise lé poids du gaz par le poids de l'air, on oblient la densité cherchée

SSI. Densité des gaz qui attaquent le cuivre. — Pour les gar qui allwquent lo euivre, comme le chlore, où prend un flacon bouché à l'émert, dont on délermine d'avance la capacité en le jaugeant à l'eau (6g. 574), On le remplit du gaz pur et sec par simple déplacement de l'air, On évalue alors por une double

Fig, 574,

pesée l'excès P — p du poids du gna sur celui de l'air à volume égal. Or, ln cayacité du flacon étant connue, on en déduit le poids de l'air qu'il contient, et ce poids, ajouté à la différence P—p, est le poids du gaz, 1 me reste donc plus qu'à diviser ce poids par celui de l'air, on ayant soin Loutéfnis de faire les corrections de températune et de pression nécessaires pour ramener les deux poids au même volume, à ln température de 0 et sous la pression de 76 em.

B#2. Nouvelles expériences de M. A, Leduo. — M. À. Ledne a repris récemment toutes les mesures de Rognault relatives à la densité des gaz, en shuplifiant sa méthode tout en y npportant les perfectionnenents suivants :

1° Mosure de ln pression atmosphérique et de In pression résiduelle au moyen d'appareils perfectionnés (178).

% Pesées au dirième de milligramme à l'aide de la balance Collot (92%); ce qui lui à permis de réduire de 40 Hires à 2 litres environ les dimensions du ballon à gaz.

3° Emploi d'un ballon de verre à robinet de verre (Mg. 578)

Fig. 575. sons garnilure métallique et sans mastic (les inconvénients du imastie sont faciles à deviner). Ge nouveau ballon de déterminer la densité du chlore et des gaz acides aussi bien que celle des ga neutres.

4 Le vide étant fait avec une machine à mercure, le ballon est ind suceessivement vide, puis plein de gux et vide de nouvoau : on élimine aussi linfluvncee des pertes de poids du ballon dues aux cssuyages successifs,

5" Entin M, Leduc tient comple de ce que Ve ballon snkik ne Migtone cam

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on quand on y fait le vide, ce qui correspond à une diminution de Ki poussée atnosphérique de 0,2 mmg par litre environ.

ll a trouvé, par cette méthode, des nombres sensiblement différents de ceux admis jusqu'ici. :

Oxygène. . . . 1,1060 Azote . . . . . . 0,9720 Hydrogène. . . 0,06947 Protoxyde d'azote. 1,0587

583. Détermination du poids du Litre d'air normal. — Méthode de Regnaull. — Après avoir déterminé le poids d'air A qui remplit le ballon 0° et sous la pres sion normale, il ne restait plus qu'à déterminer le volume V de ce ballon pour

déduire de ces deux nombres, par la formule a = le poids du litre

d'air normal. Regnault effectua cette dernière mesure à l'aide d'un jaugeage à l'eau distillée.

11 tarait d’abord le ballon, rempli d'eau distillée à 0°. Soit M le poids de cette eau, B le poids du verre et « la poussée : l'équation de ce premier équilibre était

. tare=B+M—s.

Après avoir vidé le ballon et l'avoir rempli d'air sec, à la tenrpérature de (° et sous la pression actuelle H', il le reportait sous le plateau de la balance. Le fléau s'incline de l’autre côté, et, pour rétablir l'équilibre, on doit ajouter du côté du ballon des poids marqués P. La nouvelle équation d'équilibre était

tare=B+A'+P—".

En retranchant ces deux équations membre à membre, il vient M—s—P—A + = 0.

l’est donné directement par l'expérience; A’ est le poids d'un volume d'air égal à celui du ballon à 0° et sous la pression H' : il se déduit du poids A (déteriminé précédemment) par l'équation A'— A 7 ; enfin w’—« est la différence des poussées subies par le ballon dans les deux pesées : elle est négligeable par rapport au poids du ballon plein d'eau. On a donc enfin l'équation +

Or M= Ve,, en appelant e, le poids spécifique de l'eau pure à ® : de là on déduit V, et par suite a.

Regnault a trouvé ainsi que Le poids d'un litre d'air sec, à U° et sous la pression normale de 16 centimètres, est égal à 1,2932 g. Cette détermination a été faite à Paris, c'est-à-dire à la latitude de 48050°14”, et à l'altitude du Collège de France, qui est de 60 mètres. On peut en déduire le poids du litre d'air (dans les conditions normales de température et de ‘pression) en un autre lieu du globe, en se servant des formules de correction relatives à la variation de g (69).

Remarque. — Connaissant le poids du litre d'air normal eX \a densité d'un gaz, on peut calculer le poids P d'un volume X de te

gaz dans les conditions normales de température et de pression. On a P— Vaod, car le produit a,d représente, par définition, le poids normal du litre de ce gaz.