Verro (Crown

8, H Quartz

1,ï> AIcMol

'H,î Acids sulfui'iqiu'

IO,a Mercure

7 IIuiJH d'olivo

172. Calcul des poids spécifiques. — Le poids spéciCque p d'un corps s'exprime en dynes ; il est égal au produit de sa densité D par l'intensité de la pesanteur g. Tandis que la densité d'un corps a une valeur invariable, son poids spéciGque varie comme le nombre g avec le lieu de l'observation. La densité de l'eau à 4" est partout égale à 1 ; son poids spécifique est égal à 978, 1 dynes à l'équateur et à 980,96 dynes à Paris. De même, la densité du mercure à 0* est partout égale à 13,59; son poids spécifique est égal à 13,59.978,1 dynes à l'équateur et à 13,59.980,96 dynes à Paris.

UQUIDBS SCP3SRPOSÉS

173. Si l'on verse dans un flacon plusieurs liquides de densité^ diiïérentes sans action chimique les uns sur les autres, ces liquides 8^ superposent par ordre de densité, le plus lourd au fond et les surface^ de séparation sont horizontales.

Fiole des quatre éléments. — On met dans un flacon du mercure, de l'eau, de l'huile et de l'air; on agite, les liquides semé langent, mais par le repos, ils se séparent de nouveau, le mercure gagne le fond, l'eau se place au-dessus, puis l'huile et enfin l'air (fig. 130).

*fc*=^>=V^:.

Fig. iW.

Ces faits résultent des propositions que nous avons déjà démontrées. En effet, un fluide plus lourd ne peut pas se maintenir au-dessus d'un fluide plus léger. Car si une molécule d'un liquide plus dense se trouve au milieu d'un liquide moins dense, elle tombe au fond du vase, son poids l'emportant sur la poussée quelle subit (159).

La surface libre du mélange est horizontale ; la démonstration qui

PBSANTitn

' I ^I^ ttite pour un liquide est en eiïel indépendante des portions liquides sous-jacenles (l^^j.

Lts larface-f de séparation sont horizontales. Car s'il n'en est pas

ainsi, oous pouvons décomposer le poids d'une molécule M en deux

composiiiites : une composante perpendiculaire à la surface qui est

HDtelTet, et une composante parallèle à la surface qui la fait rouler

t rar la surfuce inclinée (fig. 131).

174. Niveau à. bulle d'air. — C'est un tube de verre fermé aux

;deax boats et légèrement courbé. 11 contient un liquide très lluide

qui ne le remplit pas complètement et une bulle de sa vapeur. La bulle

M place toujours au point le plus élevédu tube. Le tube est logé dans

Bût! monture dont la hase est rendue exactement parallèle à la surface

Fig 132.

Ilihfe (lu liquide et par conséquent horizontale, quand la bulle N est Icomprise entre deux traits marqués sur la partie convexe du tube 5g. I3ei.

l^UBiid on place la base du niveau suivant une droite horizontale, la

|liaIlo t'arrête entre les deux repères ; si la droite n'est pas horizon-

^ la surface libre du liquide qui est toujours borizontalo n'est pas

Dèle à la base et la bulk- u'ust plus coiuprise entre les repères.

U niveau à bulle d'air permet de reconnaître si un plan est hori-

Dnlal; on place pour cela la base du niveau suivant deux droites du

plin û peu près rectangulaires entre elles; si ces doux droites sont

liwi/ontales, le plan est horizontal car il contient deux horizontales

ni ne sont pas parallèles.

VASES COMMUNIQUANTS

ITO. 1. Équilibre d'un liquide. — Quand un liquide est renfermé [deux ou plusifurs vases qui communiquent entre eux, les sur-

faces libres dans chaque vase sont horizontales et toutes ces surfa sont dans un même plan horizontal.

Démonstration. — Menons un plan horizontal dans le tube de ce muni cation (fig. 133). Sur deux surfaces égales ab et cd de ce pi les pressions exercées sont égales (148) ; elles sont encore éga entre elles sur deux surfaces égales prises sur A'B' et CD' dans vases eux-mêmes dans un même plan horizontal situé à une h leur h au-dessus du plan abcd. En effet, pour deux surfaces égE à (T prises sur A'B' et ab ou pour deux surfaces égales à <s prises CD' et cd, la différence des pressions est la même <rA8.

Le plan où la pression exercée par le liquide sera nulle sera don la même hauteur dans les deux vases au-dessus d'un plan horizor situé dans le tube de communication. Ce sera par conséquent un p horizontal.

Fig. 134.

Vérification expérimentale. — On vérifie expérimentalement i les surfaces libres dans deux vases communiquants sont situées d un même plan horizontal en prenant un large vase V sur la pt latérale duquel est mastiqué un tube métallique horizontal muni d robinet R et d'une tubulure dans laquelle on peut ajuster des tu en verre 1, 2, 3, de formes diverses (fig. 134). Le vase étant ren d'eau et le robinet R ouvert, on peut vérifier avec un cathétomt que les surfaces libres sont sur un même plan horizontal.

176. Niveau d'eau. — C'est un tube métallique dont les di extrémités sont recourbées et terminées par deux fioles cylindrique et A' en verre (fig. 135). Si l'on verse de l'eau colorée dans le systè de ces deux vases communiquants, le plan qui passe par les surfa

PESANTEOR

libres dans les deux Fioles, est un plan horizontal. Dans les nivellemi'nU on rapporte à ce plan les dilTêrcnts points du sol.

Fig. Uâ.

Pour trouver la différence de niveau entre deux points A et B 'Ûg. 13(1), on fixe en A uni? régule vcrlicalo divisée le long de laquelle peut glisser une mire, on met l'œil près du niveau n' et on dirige le nyoD visuel de façon que les deux niveaux en n' et en n paraissent coïncider. Le rayon visvel esl alors hicn horizontal, on fait mouvoir lootoment la mire jusqu'à ce que son centre se trouve sur le rayon 'isticl.On lit sur la régie la distance de ce centre au point A. On transporte la règle verticale en B, on place l'œil en n et on s'aligne sur n';

mK.

on voit à quelle division b aboutit le centre de la mire amené sur le f^joa visuel. La différence de niveau cherchée est la différence des iuutears lues sur la règle dans les deux cas.

86 COt'RS DE PHYSIQUE

L'explication des jets d'eau et des puits artésiens se dé théorie des vases communiquants. Si l'un des tubes est ( dessous du niveau de la surface libre, le liquide s'élève en j< ce qu'il ait atteint ce niveau (fig. 134, tube 4 .

La distribution de l'eau dans les villes se réalise d'après principe.

177. n. Équilibre de deux liquides. — Si les de communiquants renferment des liquides différents non mis liquide le plus lourd remplit le tube de communication et les det surfaces libres des deux liq aides au-dessus de la surfaa ration sont en raison inverse des densités <".

Versons d'abord du mercure, puis de l'eau au-dessus du et dans la branche la plus longue, de l'eau. La surface de s en E sera horizontale (fig. 137), comme nous l'avons démo haut (173j.

La colonne qui remplit le tube ai

I I du plan horizontal EE' mené par h

Wf i\ \ de séparation est en équilibre, et re

équilibre si les colonnes qui surn

et E' étaient supprimées. Les près

deux surfaces égales en E et E' do:

t égales, afin que la pression exercée

^ «^ ^® mercure et transmise de bas en 1

"In I ^ — '^B~F* '^^sse équilibre à la pression qui s'e

V^^^^^V rectement sur E par la colonne d'ea

^^^^^^r h et h' les hauteurs des deux liquide:

p. leurs densités, la pression exercée pa

cure sur une surface s en E' a po

sh' D'<7, la pression exercée par l'eau sur une surface s en

valeur sfiDcf ; ces deux pressions doivent être égales.

On doit donc avoir AD =; h'D'.

Nous avons supposé l'égalité des pressions exercées sur le: libres des deux liquides.

(1) Lorsque les liquides sont miscibles, lu liquidu inférieur pénètre lent«n liquide supérieur malgré son poids. Ou pliénomène est appelé diffusion des i au moyen d'une piputte, on fait passer une dissolution de sulfate do cuivre a vase renfermant de l'eau, bien ([ue la solution saline soit plus lourde que voit, vonimo l'indique le changement du couleur, s'élever progressiveme vase.

PESANTEDR

iLpplICAtioDS. — 1* Va Oacoo à densild, ploin d'vau, (lèse 4i grammes. On y mtrodait lu grammes de Cor eo fragm«nt!> et od enlùve l'oxct'S d'eau au-dessoa du repère : klan» iirse alors i2''l. Quelle est la densilâ du fer?

i" Ua flacon i densité pise vide I4<'7'2, plein d'eau 30<'74, et plein d'une solution MllBr 4i<'K5. Quelle est la densité de cette solution ?

1* Um barre de cuivre pi'se 0000 grammes dans l'air et 79110 dans l'eau. Quelle est ta Joilti ilu cuivre ?

(* Dti tpbère de platine pise ?0<'66 dans l'air, 19,8ti dans l'eau et I9,3C dons l'acide Klbriqgo. Oucllvs sont les densités du platine et de l'acide snlfùrique?

i' l°D corps p«su 'J4 grammes dans l'air, ï^û graïunies dans l'eau. Quel est son poids Ippsnol dans un liquide de densitd 0,75?

i' l'o solide pèse 'J''?5 dans l'air; dans un liquide de densité 1,33 il pèse l''SO. Calnltr U (Irnsito ilu solide.

7* Un wumétro de Fahrenlieit pèse 50 grammes; il faut le chaiger de 10 grammes pir U bure aUleuror dans un liquide do densité 0,75. Quel poids x but-il placer sur la «aps pour le dire allleurer dons l'eau pure'^

I* Cl p^>».«sprits de Baume' marque 0 dans l'euu, 25 dons l'alcoot de densité 0,8. OwUseit la densité d d'un liquide où l'aréomètre niariine M'!

9' U densité de l'acide sulfurique du commerce est 1,84; il marque 66 an pèsewM» de Baume. Quelle est lu densité j: de l'eau salée qui a servi k marquer le f«it ur

W Da litre de liquide de densité 1,56 est mélangé avec 3 litres de densité 0,8. Le

I Hfud» prfawnte une contraclion de — - Quelle e&t sa densité d?

U' Un miirvcnu de liège pesant tu grammes est lié ù un Imrreau d'argent de U(naDi». L'ensemble se mainlient en équilibre au milieu de l'eau. La densité de r<r(aslMt lu, 5. Quelle est In densité J' du liège '^

I'-* Oo verse de l'eau jusqu'au milieu de la liauteur dans un liibe en U dont les ■"«xl»* i^Rale» ont une longueur de 'li centinièties. Ou remplit ensuite l'une des ■'txlin d'huile de densité 0,8. Quelle hauteur oocupcra cette builc'/

11* L'aride sulfurique qui remplit un flacon do densité jus(]u'uu trait de repère pèse 1^33 iftnunmos, l'eau qui occupe le même volume dans le flacon pèse 830 grammes, (J««ll« Ml la ddusile de l'acide sulfurique?

U' l'a trogmeut d'un sel insoluble dans l'essence de térébenthine pèse 0>'352; dans u IW'iis à densité il déplace Uf'l:i d'essence de U-rébenthinc. La densité du l'essence *>*l(l,«7.;, quelle est la densité du sel?

CAPILLARITE

178. ,\u voisinage d'un corps solide la surface d'un liquide, au lieu •U rester hurizrmtale, se courbe; le liquide est soulève paf rapport au oiveau général s'il mouille^'' le solide, il est déprimé s'il ne le mouille

pu.

(•'aclioQ de la paroi sur le liquide ne s'exerce qu'à une 1res petite •"ùlanco, c'est jiourquoi dans uu vase large, la surface reste plane et

(I) l'a liquide mouille un solide ti Voillithion qui maiulienl le liquide en contact avec I w Mul> cat taporieurr i la culiénion qui nutinlieDl chaque molécule liquide eu contact •«"ri» RHiUlrulea liquides voisines.

COCBS DE PHVSIOnE

Fig I3K.

Fig. 130

horizontale au milieu du vase; mais il n'en est plus de même dains un tube 1res étroit. Dans un lube très étroit [capillaire] la surFace libre du liquide prend une forme concave (dite ménisque concave] si le

liquide inlérieur mouille le t».ibe et le liquide inlorieur est soulevé au-dessus du niveau extérieur, en mn, contrairement aux lois cï« Ihyclrostalique (175) (tig. 138j. Si le liquide uc mouille pas le tube»

sa surface libre prend une forn»^ convexe imcnisqiie crinvcre) et I^ niveau intérieur est déprimé au — dessous liu niveau extérieur en n ((îg. 130).

La différence île niveau à l'intérieur et à l'extérieur du lube estl*même dans le vide, ce qui prouve que la pression de l'air n'a aucun» iniluonce sur le phénomène. La différence de niveau varie en raisottinverse du diamètre du tube, ce diamètre étant mesuré au point oil se forme le ménisque.

Quand le tube est mouillé par le liquide, la différence de niveau ne dépend ni de l'épaisseur du lulw ni de sa nature \ elle dépend de la nature du liquide et de sa température.

Dans un lube de verre bien nettoyé de I""" do diamèlre et à 8", l'eau s'élève de 30°"", l'alcool de 12, l'éllier de 10. La hauteur soulevée diminue quand la température s'élève.

Les choses se passent comme si la produclinii li'un ménisque dans tm lube donnait lieu à une force verlic-ale, inversement pruportionnelie au diamètre du tube et agissant sur le liquide de la convexité ver» U concavité. C'est une force soulevante dans le cas d'un ménisque concave, une force déprimante dans le cas d'un méni.sque convexe. La réaction qui s'exerce du liquide sur le solide agit en sens contraire. La capillarité explique un grand nombre de phr-nomènes journaliers. Quand un morceau de sucre est en contact par quelques points avec de l'eau, lo liquide monte dans les petits tubes capillaires que forment les pores du sucre. L'eau mouille jusqu'au sommet un tas de sable dont elle baigne la base. De mOme, le suif fondu s'élève par capillarité entre les fils de la mèche d'une bougie et l'huile monte dans la mèche d'une lampe. Certains insectes peuvent marcher à la surface de l'eau parce que leurs pattes sont couvertes fl'un enduit gras qui les empêche d'être mouillées et tout autour l'eau est déprimée.

Ifite

PESANTEUR

179. Dépression barométrique. — Il faul tenir compte de la dépression capillaire f|uand on mesure la pression atmcsphérique par luie coloQuc de mercure soulevée dans un tube étroit : la dépression capillaire doit être ajoutée à la hauteur observée. Cette correction c«t négligeable avec des tubes ayant au moins 3 centimètres de diamiMre 194'.

Artométres. — QuanJ un uréomètre est plongé dans un liquide qui le mouille, celui-ci ei>t soulevé autour de la tige solide. En raison de la forme onncave de lu surface du liquide, une force s'exerce sur la tige de l'aréoaitn, dirigOe de la concavité vers la convexité et tcjid à enfoncer l'inslru- DtJil. Cotte force est la réaction du liquide sur la tige qui est mobile ; clle^ l'tjuute au poids de l'instrument [jour fenfoncer.

180. Osmose. — Deux liquides séparés par une membrane se diffusent à travers la membrane. Prenons un tube de verre T fermé à Mn extréinilé inférieure par un fragment d'une membrane végétale ou animale m, I lel qti'un fragment de vessie, et versons le tube de l'alcool. Si l'on plonge abe ainsi préjmré dans un vase V renfermant de l'eau pure (fig. 140), de manière que l'alcool et l'eau se trouvent au ni<!me niveau, on voit aprèsquclque temps le liquide monter progressivement dans ! le tube T. On constate en outre qu'il s'est rendu de l'alcool dans l'eau extérieure nosmosej et qu'il est passé de l'eau du lue V dans le tube T (endosmose). La vitesse d'endosmose de l'eau est supérieure à la vitesse d'exosmose I i* l'alcool.

Ce phénomène rend compte du mécanisme de l'échange des liquides Iles êtres vivants et en particulier de l'absorption intestinale.

Kig. tlO.

181. Dialyse. — La dialyse est une méthode d'analyse basée svir ' l'osmose.

Les corps qui traversent le plus vile

' une membrane sont les sidistances cris-

IttUigabk's ou cristalloïdes, telles que le

cblorurc de sodium. Les substances ana-

^logues & la colle ou colloïdes [albumine, i jj; lii.

90 COLBS DE FHYSIOLE

gélatine, caramel, etc. ne passent que très lentement. On preczmc an vase en verre r fig. 141 dont le fond /> est en papier pa^cheminé, on y verse an mélange d'an cristalloîde et d'an colloïde ^ on dispose sous le premier vase un second vase V rempli d'eau. E— .< cristalloîde traverse le papier parcheminé et se rend dans l'eau c^c vase inférieur, tandis que le coUoîde reste dans le vase sapérie'^ai qu'on appelle dialysenr.