_Des instrumens propres à déterminer le poids absolu & la pesanteur
spécifique des corps solides & liquides._
On ne connoît jusqu'à présent aucun meilleur moyen pour déterminer les
quantités de matières qu'on emploie dans les opérations chimiques,
& celles qu'on obtient par le résultat des expériences, que de les
mettre en équilibre avec d'autres corps qu'on est convenu de prendre
pour terme de comparaison. Lors, par exemple, que nous voulons allier
ensemble douze livres de plomb & six livres d'étain, nous nous
procurons un levier de fer assez fort pour qu'il ne fléchisse pas; nous
le suspendons dans son milieu & de manière que ses deux bras soient
parfaitement égaux; nous attachons à l'une de ses extrêmités un poids
de douze livres; nous attachons à l'autre du plomb, & nous en ajoutons
jusqu'à ce qu'il y ait équilibre, c'est-à-dire jusqu'à ce que le levier
demeure parfaitement horisontal. Après avoir ainsi opéré sur le plomb,
on opère sur l'étain; & on en use de la même manière pour toutes les
autres matières dont on veut déterminer la quantité. Cette opération
se nomme _peser_; l'instrument dont on se sert se nomme _balance_: il
est principalement composé, comme tout le monde le sait, d'un fléau, de
deux bassins & d'une aiguille.
Quant au choix des poids & à la quantité de matière qui doit composer
une unité, une livre, par exemple, c'est une chose absolument
arbitraire; aussi voyons-nous que la livre differe d'un royaume à un
autre, d'une province & souvent même d'une ville à une autre. Les
sociétés n'ont même d'autre moyen de conserver l'unité qu'elles se sont
choisie, & d'empêcher qu'elle ne varie & ne s'altère par la révolution
des tems, qu'en formant ce qu'on nomme des étalons, qui sont déposés &
soigneusement conservés dans les greffes des jurisdictions.
Il n'est point indifférent sans doute dans le commerce & pour les
usages de la société, de se servir d'une livre ou d'une autre, puisque
la quantité absolue de matière n'est pas la même, & que les différences
même sont très-considérables. Mais il n'en est pas de même pour les
Physiciens & pour les Chimistes. Peu importe dans la plupart des
expériences, qu'ils ayent employé une quantité A ou une quantité B de
matière, pourvu qu'ils expriment clairement les produits qu'ils ont
obtenus de l'une ou de l'autre de ces quantités, en fractions d'un
usage commode, & qui réunies toutes ensemble fassent un produit égal
au tout. Ces considérations m'ont fait penser qu'en attendant que les
hommes, réunis en société, se soient déterminés à n'adopter qu'un seul
poids & qu'une seule mesure, les Chimistes, de toutes les parties du
monde, pourroient sans inconvénient se servir de la livre de leur
pays, quelle qu'elle fût, pourvu qu'au lieu de la diviser, comme on
l'a fait jusqu'ici, en fractions arbitraires, on se déterminât par
une convention générale à la diviser en dixièmes, en centièmes, en
millièmes, en dix-millièmes, &c. c'est-à-dire, en fractions décimales
de livres. On s'entendroit alors dans tous les pays, comme dans
toutes les langues: on ne seroit pas sûr, il est vrai, de la quantité
absolue de matière qu'on auroit employée dans une expérience; mais
on connoîtroit sans difficulté, sans calcul, le rapport des produits
entr'eux; ces rapports seroient les mêmes pour les savans du monde
entier, & l'on auroit véritablement pour cet objet un langage universel.
Frappé de ces considérations, j'ai toujours eu le projet de faire
diviser la livre poids de marc en fractions décimales, & ce n'est que
depuis peu que j'y suis parvenu. M. Fourché, Balancier, successeur
de M. Chemin, rue de la Ferronnerie, a rempli cet objet avec beaucoup
d'intelligence & d'exactitude, & j'invite tous ceux qui s'occupent
d'expériences, à se procurer de semblables divisions de la livre: pour
peu qu'ils ayent d'usage du calcul des décimales, ils seront étonnés de
la simplicité & de la facilité que cette division apportera dans toutes
leurs opérations. Je détaillerai dans un Mémoire particulier destiné
pour l'Académie, les précautions & les attentions que cette division de
la livre exige.
En attendant que cette méthode soit adoptée par les savans de tous les
pays, il est un moyen simple, sinon d'atteindre au même but, au moins
d'en approcher & de simplifier les calculs. Il consiste à convertir à
chaque pesée les onces, gros & grains qu'on a obtenus, en fractions
décimales de livre; & pour diminuer la peine que ce calcul pourroit
présenter, j'ai formé une table où ces calculs se trouvent tous faits
ou au moins réduits à de simples additions. Elle se trouve à la fin de
cette troisième partie: voici la manière de s'en servir.
Je suppose qu'on ait employé dans une expérience 4 livres de matières,
& que par le résultat de l'opération on ait obtenu quatre produits
différens A, B, C, D, pesant savoir,
liv. onc. gros grains.
Produit A 2 5 3 63
Produit B 1 2 7 15
Produit C » 3 1 37
Produit D » 4 3 29
-----------------------
Total 4 » » »
-----------------------
On transformera, au moyen de la table, ces fractions vulgaires en
décimales, comme il suit:
Pour le produit A.
Fractions décimales
Fractions vulgaires. correspondantes.
liv. onc. gros gr. liv.
2 » » » = 2,0000000
5 » » = 0,3125000
3 » = 0,0234375
63 = 0,0068359
--------------------- ---------
Total 2 5 3 63 = 2,3427734
--------------------- ---------
Pour le produit B.
liv. onc. gros gr. liv.
1 » » » = 1,0000000
2 » » = 0,1250000
7 » = 0,0546875
15 = 0,0016276
--------------------- ---------
Total 1 2 7 15 = 1,1813151
--------------------- ---------
Pour le produit C.
Fractions Fractions décimales
vulgaires. correspondantes.
onc. gros gr. liv.
3 » » = 0,1875000
1 » = 0,0078125
37 = 0,0040148
--------------- ----------
Total 3 1 37 = 0,1993273
--------------- ----------
Pour le produit D.
onc. gros gr. liv.
4 » » = 0,2500000
3 » = 0,0234375
29 = 0,0031467
--------------- ----------
Total 4 3 29 = 0,2765842
---------------- ----------
En récapitulant ces résultats, on aura en fractions décimales:
Pour le produit A 2,3427734
Pour le produit B 1,1813151
Pour le produit C 0,1993273
Pour le produit D 0,2765842
----------
Total 4,0000000
----------
Les produits ainsi exprimés en fractions décimales, sont ensuite
susceptibles de toute espèce de réduction & de calcul, & on n'est plus
obligé de réduire continuellement en grains les nombres sur lesquels on
veut opérer, & de reformer ensuite avec ces mêmes nombres des livres,
onces & gros.
La détermination du poids des matières & des produits, avant & après
les expériences, étant la base de tout ce qu'on peut faire d'utile
& d'exact en Chimie, on ne sauroit y apporter trop d'exactitude.
La première chose, pour remplir cet objet, est de se munir de bons
instrumens. On ne peut se dispenser d'avoir, pour opérer commodément,
trois excellentes balances. La première doit peser jusqu'à 15 & 20
livres, sans fatiguer le fléau. Il n'est pas rare d'être obligé
dans des expériences chimiques de déterminer à un demi-grain près
ou un grain tout au plus la tarre & le poids de très-grands vases &
d'appareils très-pesans. Il faut, pour arriver à ce degré de précision,
des balances faites par un artiste habile & avec des précautions
particulières; il faut sur-tout se faire une loi de ne jamais s'en
servir dans un laboratoire où elles seroient immanquablement rouillées
& gâtées: elles doivent être conservées dans un cabinet séparé, où il
n'entre jamais d'acides. Celles dont je me sers ont été construites par
M. Fortin; leur fléau a trois pieds de long, & elles réunissent toutes
les sûretés & les commodités qu'on peut desirer. Je ne crois pas que, à
l'exception de celles de Ramsden, il en existe qui puissent leur être
comparées pour la justesse & pour la précision. Indépendamment de cette
forte balance, j'en ai deux autres qui sont bannies, comme la première,
du laboratoire; l'une pèse jusqu'à 18 ou 20 onces, à la précision du
dixième de grain; la troisième ne pèse que jusqu'à un gros, & les
512es de grain y sont très-sensibles.
Je donnerai à l'Académie, dans un Mémoire particulier, une description
de ces trois balances, avec des détails sur le degré de précision qu'on
en obtient.
Ces instrumens au surplus dont on ne doit se servir que pour les
expériences de recherche, ne dispensent pas d'en avoir d'autres moins
précieux pour les usages courans du laboratoire. On y a continuellement
besoin d'une grosse balance à fléau de fer peint en noir, qui puisse
peser des terrines entières pleines de liquide, & des quantités
d'eau de 40 à 50 livres, à un demi-gros près; d'une seconde balance
susceptible de peser jusqu'à 8 à 10 livres, à 12 ou 15 grains près;
enfin d'une petite balance à la main, pesant environ une livre, à la
précision du grain.
Mais ce n'est pas encore assez d'avoir d'excellentes balances; il faut
les connoître, les avoir étudiées, savoir s'en servir, & l'on n'y
parvient que par un long usage & avec beaucoup d'attention. Il est
sur-tout important de vérifier souvent les poids dont on se sert: ceux
fournis chez les balanciers ayant été ajustés avec des balances qui
ne sont pas extrêmement sensibles, ne se trouvent plus rigoureusement
exacts quand on les éprouve avec des balances aussi parfaites que
celles que je viens d'annoncer.
Ce seroit une excellente manière, pour éviter les erreurs dans les
pesées, que de les répéter deux fois, en employant pour les unes des
fractions vulgaires de livre, & pour les autres des fractions décimales.
Tels sont les moyens qui ont paru jusqu'ici les plus propres à
déterminer les quantités de matières employées dans les expériences,
c'est-à-dire, pour me servir de l'expression ordinaire, à déterminer le
poids absolu des corps. Mais en adoptant cette expression, je ne puis
me dispenser d'observer que, prise dans un sens strict, elle n'est pas
absolument exacte. Il est certain qu'à la rigueur nous ne connoissons
& nous ne pouvons connoître que des pesanteurs relatives; que nous ne
pouvons les exprimer qu'en partant d'une unité conventionnelle: il
seroit donc plus vrai de dire que nous n'avons aucune mesure du poids
absolu des corps.
Passons maintenant à ce qui concerne la pesanteur spécifique. On a
désigné sous ce nom le poids absolu des corps divisé par leur volume,
ou ce qui revient au même, le poids que pèse un volume déterminé d'un
corps. C'est la pesanteur de l'eau qu'on a choisie, en général, pour
l'unité qui exprime ce genre de pesanteur. Ainsi quand on parle de la
pesanteur spécifique de l'or, on dit qu'il est dix-neuf fois aussi
pesant que l'eau; que l'acide sulfurique concentré est deux fois aussi
pesant que l'eau, & ainsi des autres corps.
Il est d'autant plus commode de prendre ainsi la pesanteur de l'eau
pour unité, que c'est presque toujours dans l'eau que l'on pèse les
corps dont on veut déterminer la pesanteur spécifique. Si, par exemple,
on se propose de reconnoître la pesanteur spécifique d'un morceau d'or
pur écroui à coups de marteau, & si ce morceau d'or pèse dans l'air 8
onces 4 gros 2 grains & demi, comme celui que M. Brisson a éprouvé,
page 5 de son Traité de la Pesanteur spécifique, on suspend cet or
à un fil métallique très-fin & assez fort cependant pour pouvoir le
supporter sans se rompre; on attache ce fil sous le bassin d'une
balance hydrostatique, & on pèse l'or entièrement plongé dans un vase
rempli d'eau. Le morceau d'or dont il est ici question, a perdu dans
l'expérience de M. Brisson 3 gros 37 grains. Or, il est évident que
le poids que perd un corps quand on l'a pesé dans l'eau, n'est autre
que le poids du volume d'eau qu'il déplace, ou, ce qui est la même
chose, qu'un poids d'eau égal à son volume; d'où l'on peut conclure
qu'à volume égal l'or pèse 4898 grains & demi, & l'eau 253: ce qui
donne 193617 pour la pesanteur spécifique de l'or, celle de l'eau étant
supposée 10000. On peut opérer de la même manière pour toutes les
substances solides.
Il est au surplus assez rare qu'on ait besoin en Chimie de déterminer
la pesanteur spécifique des corps solides, à moins qu'on ne travaille
sur les alliages ou sur les verres métalliques: on a au contraire
besoin presqu'à chaque instant de connoître la pesanteur spécifique des
fluides, parce que c'est souvent le seul moyen qu'on ait de juger de
leur degré de pureté & de concentration.
On peut également remplir ce dernier objet avec un très-grand degré
de précision, au moyen de la balance hydrostatique, & en pesant
successivement un corps solide, tel, par exemple, qu'une boule de
cristal de roche suspendue à un fil d'or très-fin, dans l'air & dans le
fluide dont on veut déterminer la pesanteur spécifique. Le poids que
perd la boule plongée dans le fluide, est celui d'un volume égal de ce
fluide. En répétant successivement cette opération dans l'eau & dans
différens fluides, on peut par un calcul très-simple en conclure leur
rapport de pesanteur spécifique, soit entr'eux, soit avec l'eau: mais
ce moyen ne seroit pas encore suffisamment exact, ou au moins il seroit
très-embarrassant à l'égard des liqueurs dont la pesanteur spécifique
differe très-peu de celle de l'eau, par exemple, à l'égard des eaux
minérales & de toutes celles en général qui sont très-peu chargées de
sels.
Dans quelques travaux que j'ai entrepris sur cet objet & qui ne sont
point encore publics, je me suis servi avec beaucoup d'avantages de
pèse-liqueurs très-sensibles & dont je vais donner une idée. Ils
consistent dans un cylindre creux A_bcf_, _planche VII, fig. 6_, de
cuivre jaune, ou mieux encore d'argent, & lesté par le bas en _bcf_
avec de l'étain. Ce pèse-liqueur est ici représenté nageant dans un
bocal _lmno_ rempli d'eau. A la partie supérieure du cylindre est
adaptée une tige faite d'un fil d'argent de 3/4 de ligne de diamètre
tout au plus, & surmonté d'un petit bassin _d_ destiné à recevoir des
poids. On fait sur cette tige une marque en _g_, dont on va expliquer
l'usage. On peut faire cet instrument de différentes dimensions; mais
il n'est suffisamment exact qu'autant qu'il déplace au moins quatre
livres d'eau.
Le poids de l'étain dont cet instrument est lesté, doit être tel qu'il
soit presqu'en équilibre dans de l'eau distillée, & qu'il ne faille
plus y ajouter pour le faire entrer jusqu'à la marque _g_, qu'un
demi-gros ou un gros tout au plus.
On commence par déterminer une première fois avec beaucoup d'exactitude
le poids de cet instrument & le nombre de gros ou de grains dont il
faut le charger dans de l'eau distillée, à une température donnée
pour le faire entrer jusqu'à la marque _g_. On fait la même opération
dans toutes les eaux dont on veut connoître la pesanteur spécifique,
& on rapporte ensuite par le calcul les différences au pied cube, à
la pinte ou à la livre, ou bien on les réduit en fractions décimales.
Cette méthode, jointe à quelques expériences faites avec les réactifs,
est une des plus sûres pour déterminer la qualité des eaux, & on y
apperçoit des différences qui auroient échappé aux analyses chimiques
les plus exactes. Je donnerai un jour le détail d'un grand travail que
j'ai fait sur cet objet.
Les pèse-liqueurs métalliques ne peuvent servir que pour déterminer la
pesanteur spécifique des eaux qui ne contiennent que des sels neutres
ou des substances alkalines: on peut aussi en faire construire de
particuliers lestés pour l'esprit-de-vin & les liqueurs spiritueuses.
Mais toutes les fois qu'il est question de déterminer la pesanteur
spécifique des acides, on ne peut employer que du verre. On prend alors
un cylindre creux de verre _abc_, _planche VII, figure 14_, qu'on
ferme hermétiquement à la lampe en _bcf_; on y soude dans sa partie
supérieure un tube capillaire _ad_ surmonté par un petit bassin _d_. On
leste cet instrument avec du mercure, & on en introduit plus ou moins,
suivant la pesanteur des liqueurs qu'on se propose d'examiner. On peut
introduire dans le tube _ad_, qui forme le col de cet instrument, une
petite bande de papier qui porte des divisions; & quoique ces divisions
ne répondent pas aux mêmes fractions de grains dans des liqueurs dont
la pesanteur spécifique est différente, elles sont cependant commodes
pour les évaluations.
Je ne m'étendrai pas davantage sur les moyens qui servent pour
déterminer, soit le poids absolu, soit la pesanteur spécifique des
solides & des liquides; les instrumens qu'on emploie à ce genre
d'expériences, sont entre les mains de tout le monde, on peut se les
procurer aisément, & de plus grands détails seroient inutiles. Il
n'en sera pas de même de la mesure des gaz: la plupart des instrumens
dont je me sers ne se trouvant nulle part & n'ayant été décrits dans
aucun ouvrage, il m'a paru nécessaire d'en donner une connoissance
plus détaillée: c'est l'objet que je me suis proposé dans le Chapitre
suivant.