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Elle a pour but d'expliquer de façon simple la pesée hydrostatique permettant de déterminer la densité d'un échantillon et d'avoir ainsi une idée plus précise de sa composition et par exemple d'évaluer le titre d'un objet en or ou en argent d'après un tableau ici : http://www.sulka.fr/outils/densites.xls.Cette méthode peut donner une idée approximative, à 50/1000 près pour un alliage d'or compris entre 750 et 999/1000, soit 1 carat près entre 18 et 24 carats.
Elle ne peut en aucun cas se substituer à une coupellation ou autre examen, mais permet très rapidement et facilement de donner une idée assez précise de la nature d'un matériau.Principe de la mesure :
Chaque matériau a une densité qui lui est propre => ici un tableau des densités de différents matériaux.
Le but est donc de déterminer le volume de l'objet car densité = masse de l'échantillon dans l'air / par son volume.
Il y a deux façons de procéder pour déterminer le volume d'un objet en utilisant la pesée hydrostatique :
- Peser le volume du liquide déplacé par l'objet lorsqu'il est immergé :
densité = masse de l'échantillon dans l'air / par son volume ( qui est égal à la masse du volume du liquide déplacé))- Peser l'objet dans l'eau, il subit alors la poussée d'Archimède : « Tout corps plongé dans un liquide reçoit une poussée verticale dirigée de bas en haut, égale à la masse du volume du liquide déplacé. »
Le masse trouvée sera donc égal à la masse de l'objet "dans l'air" diminuer de la masse du liquide déplacé par l'objet.
Densité = masse de l'échantillon dans l'air / ( masse de l'échantillon dans l'air -masse de l'échantillon dans l'eau).Pesée du volume du liquide déplacé :
Cette méthode qui me semble la plus simple. Elle consiste à plonger l'objet, dans le récipient posé sur la balance, en le retenant par une potence de façon à ce qu'il n'influe pas sur la mesure.
L'échantillon va être attaché à un fin fil de laiton de 0,4 mm de diamètre et 80 mm de long. Cela correspond en effet à 0,01 cm3 soit 0,01 g de liquide déplacé. Il restera à déduire 0,01 g au résultat de la pesée du volume du liquide déplacé pour avoir le volume exact de l'objet. Si celui-ci est important, on prendra un multiple de 80 mm pour le fil de fixation en oubliant pas de déduire d'autant la masse du volume du liquide déplacé.
Le liquide sera de l'eau distillée ou déminéralisée dans lequel on ajoutera un soupçon de savon liquide et quelques gouttes d'alcool à brûler afin de diminuer la tension superficielle et de le rendre plus "mouillant" pour éviter la formation de bulles qui fausseraient la mesure. On plongera aussi l'échantillon le plus doucement possible pour éviter d'emprisonner de l'air.
L'idéal serait de faire les pesées à 3,98° pour que l'eau ait une densité proche de 1.
A 20 °, l'eau aurait une densité de 0,998207, soit une différence infime, qui pourrait être corrigée par un faible ajout de sel, par exemple. Quantité à définir, ou plus simplement en multipliant le résultat par 1,001796221.Exemple de mode opératoire avec un Napoléon de 20 F or :
Pesée "dans l'air" de l'objet.
Initialisation de la balance avec le récipient contenant le liquide.
Pesée du liquide volume déplacé. Calcul de la densité :
Volume de l'objet = 0,37 - 0,01 = 0,36 cm3 Densité = 6,43 / 0,36 = 17,86.
Ce résultat permet donc, selon le tableau des alliages d'or indiqué plus haut, de dire que l'objet mesuré a un titre proche de 900/1000.
Compte tenu de la qualité de la balance ( achetée 15 € sur le net ) et du fait que la mesure se soit faite avec un liquide à température ambiante ( 21 ° ), le résultat est très satisfaisant.Avec une balance à 0,01 g la mesure d'un échantillon de 10 g donne de bons résultats, en dessous il vaut mieux prendre une balance au mg.
Pesée dans l'eau :
Ici la pesée de l'objet dans l'eau. Elle semble mieux adaptée aux petits objets et pierres : http://www.free-form.ch/tools/hydrof.html
Le matériel nécessaire :
Pesée de la pierre "dans l'air".
Installation du système et RAZ.
Pesée de la pierre dans l'eau.
Calcul de la densité de la pierre :
Volume de la pierre = masse dans l'air - masse dans l'eau = 3,29 g - 2,05 g = 1,24 g soit 1,24 cm3.
Densité de la pierre = masse dans l'air / volume = 3,29 / 1,24 = 2,65. C'est exactement la densité de l'améthyste !
Ici deux autres sites intéressants :
Peut-être une solution pour aider à trier et à recycler ce que l'on a extrait de notre bonne vieille terre et qui est en voie de disparition, si l'on en croit le site ci-dessous :
http://terresacree.org/ressources.htmLa légende concernant l'Euréka d'Archimède : http://www.proftnj.com/archimed.htm
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