Pycnomètres pour liquides

Principe de fonctionnement du pycnomètre pour liquides

Un pycnomètre est un dispositif expérimental permettant la mesure de masses volumiques. Le principe d’utilisation des pycnomètres pour liquides consiste en un remplissage d’un volume connu et précis de fluide. La pesée de ce fluide permet de déterminer sa masse volumique exacte.

Pour cela, les pycnomètres pour liquides sont munis d’une partie réservoir qui contient la majorité du fluide et d’une partie supérieure qui est constituée d’un capillaire au diamètre réduit par lequel le niveau de fluide est ajusté.

En fonction des pycnomètres, la méthode d’ajustement du niveau du fluide diffère. Le remplissage peut être complet pour certains pycnomètre comme les pycnomètres métalliques. Le fluide est alors rempli à ras bord du couvercle du pycnomètre. L’ajustement du volume peut aussi être réalisé avec un trait de jauge. Le niveau de fluide est alors ajusté avec une seringue et une aiguille qui traverse le capillaire dont la paroi est transparente (voir photo).

Régulation thermique du pycnomètre pour liquides

La masse volumique est déterminée à la température à laquelle l’ajustement du volume a été réalisé dans le pycnomètre. Il est ainsi possible de réguler certains pycnomètres en température, de manière à ajuster le volume de fluide et donc de mesurer la masse volumique de ce dernier à d’autres températures que la température ambiante. L’un des pycnomètre utilisé par Calnesis permet ainsi la mesure de masses volumiques entre l’ambiante et 350 °C.

Détermination de masses volumique de solides

Les pycnomètres pour liquides permettent également la détermination de masses volumiques de solides. Pour cela, une masse connue d’échantillon solide est placée dans le pycnomètre à liquides avant que le réservoir de ce dernier ne soit complété par du fluide de masse volumique connue. Par pesée, le volume de l’échantillon solide peut ainsi être déterminé. Le fluide et le solide doivent néanmoins être compatibles.

Compte tenu de la faible dilatation thermique des solides, cette approche ne permet néanmoins pas de déterminer précisément l’évolution de la masse volumique des solides avec la température. Une méthode plus adaptée pour cela est la dilatométrie qui permet de déterminer les coefficients linéaires de dilatation thermique. Couplée à une mesure de masse volumique à l’ambiante, ces coefficients permettent ainsi de calculer les masses volumiques du solide à d’autres températures.