ISO/R 1183:1970
(Main)Plastics — Methods for determining the density and relative density (specific gravity) of plastics excluding cellular plastics
Plastics — Methods for determining the density and relative density (specific gravity) of plastics excluding cellular plastics
Matières plastiques — Méthodes pour déterminer la masse volumique et la densité relative des matières plastiques à l'exclusion des plastiques alvéolaires
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Ref. No. : ISO/R 1183-1970 (E)
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IS0
INTERN AT1 ON A L ORGAN iZ AT1 O N FOR STAN DARD iZATl O N
IS0 RECOMMENDATION
.
PLASTICS
METHODS FOR DETERMINING THE DENSITY AND RELATIVE DENSITY
(SPEC1 FIC GRAVITY) OF PLASTICS EXCLUDING CELLULAR PLASTICS
1 çt EDITION
Februarv 1970
COPY RIGHT RESERVED
The copyright of IS0 Recommendations and IS0 Standards
belongs to IS0 Member Bodies. Reproduction of these
documents, in any country, may be authorized therefore only
by the national standards organization of that country, being
a member of ISO.
For each individual country the only valid standard is the national standard of that country.
Printed in Switzerland
Also issued in French and Russian.
Copies to be obtained through the national standards organizations.
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-2-
BRIEF HISTORY
IS0 Recommendation R 1 183, Plastics - Methods for determining the density and relative density
The
(specific gravity) of plastics excluding cellular plastics, was drawn up by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics,
the Secretariat of which is held by the American National Standards Institute (ANSI).
Work on this question led to the adoption of Draft IS0 Recommendation No. 823, which was circulated to
all IS0 Member Bodies for enquiry in July 1965. It was approved, subject to a few modifications of an editorial
nature, by the following Member Bodies :
Romania
Argentina France
Germany South Africa, Rep. of
Australia
Greece Spain
Austria
Belgium Hungary Sweden
Brad India Switzerland
Canada U.A.R.
IdY
Chile Japan United Kingdom
Colombia Netherlands U.S.A.
Czechoslovakia New Zealand U.S.S.R.
Finland Poland Yugoslavia
No Member Body opposed the approval of the Draft.
This Draft IS0 Recommendation was then submitted by correspondence to the IS0 Council, which decided,
in February 1970, to accept it as an IS0 RECOMMENDATION.
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IS0 Recommendation R 1183 February 1970
-
____
PLASTICS
METHODS FOR DETERMINING THE DENSITY AND RELATIVE DENSITY
(SPEC1 FIC GRAVITY) OF PLASTICS EXCLUDING CELLULAR PLASTICS
1. SCOPE
This IS0 Recommendation describes four methods for the determination of the density and relative density
(specific gravity) of non-cellular plastics in the forms of films, sheet, tube, moulded objects, powders and
moulding powders :
Method A
Immersion method for plastics in a finished condition, whether machined or otherwise formed, such as
sheet, rod, tube and moulded articles.
Method B
Pycnometer method for plastics in preformed condition such as moulding powder or pellets, flake and the
like.
Method C
Sink-float method for plastics in forms similar to those required for Method A, and pellets.
Method D
Density gradient column method for plastics in forms similar to those required for Method A, and pellets.
Densify gradient columns are columns of liquid the densities of which increase uniformly from top to
bottom. They are particularly suited to measurements of small specimens, materials with density less than
1 g/cm3 and density differences.
Density and relative density are frequently used to follow the variations in the physical structure of specimens
and in calculations of the amount of material necessary to fill a given volume. Density is the preferred property
relating the mass and volume of an object, specimen or material. These properties may also be useful in deter-
mining uniformity among samples or specimens. These methods are designed to yield results accurate to at
least 0.2 % without applying corrections for weighings in air and to 0.05 % with such corrections.
The density of plastics often depends on the methods employed in preparing the test specimens. When this is
the case, precise details of the methods of preparation must be given; these are ordinarily stipulated in the
specifications for the material.
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2. DEFINITIONS
Densify. The mass per unit volume of material at f OC; it is expressed as
2.1
density, r OC (symbol : p,) in kg/m3, g/cm3 or g/ml
Ordinarily f will be one of the standard laboratory temperatures, 20, 23 or 27 OC.
2.2 Relative density. The ratio of the mass of a given volume of material to that of an equal volume of a
reference material at the same temperature; it is expressed as
relative density, r/r “C (symbol : di)
where f is the temperature in degrees Celsius. Ordinarily, f will be one of the standard laboratory temper-
atures, 20, 23 or 27 “C.
The term “specific gravity” is often used for “relative density” when the reference substance is water.
Relative density may also be defined as the ratio of the density of a substance to the density of a reference
substance under conditions that should be specified for both substances.
Density in grammes per cubic centimetre at f “C may be converted to specific gravity at these temperatures
as follows :
P
S =t
k
where
S is the specific gravity;
is the density of the specimen;
pr
k is the density of water, at temperature f, values at the standard laboratory temperatures being
as follows :
g/cm3
20* 0.9982
0.9976
I1:I 0.9965 1
Consult the International Bureau of Weights and Measures for exact relationships between
density and specific gravity at other temperatures.
NOTE. - The following equivalent terms based upon IS0 Recommendation R 31, Part III, Quantifies und unifs of
mechanics, are given here for clarification.
Engiish term French term Symbol Formulation Units
wm3
m
1. densitybass density) masse volumique (’9 p - g/cm3
V
dml
2. relative density densité relative d - dimensionless
Pz
m3 /kg
v1
-=-
3. specific volume volume massique V
cm3 /g
mp
mug
The reference temperature : see IS0 Recommendation R 291, Standard atmospheres for conditioning and testing.
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ISO/R 1183-1970(E)
~-
-5- -
3. APPARATUS
3.1 Methods A and B
3.1.1 Balance with a sensitivity of 0.1 mg.
3.1.2 Pan straddle or other stationary support.
3.1.3 Pipcnometer of, for example, 50 ml capacity, with side-arm overflow capillary, for determining the density
of the immersion liquid when this liquid is not water. The pycnometer should be equipped with a thermo-
meter graduated in 0.1 "C from O to 30 "C.
3.1.4 Liquid bath capable of thermostatic control to within 0.1 "C.
3.2 MethodC
3.2.1 Stoppered glass vessels, 200 ml, approximately 1 O0 mm high.
3.2.2 Thcrnzostatical1,y controlled bath as for Methods A and B.
3.2.3 Means for determining the density of liquids to an accuracy of? 0.001 g/ml.
3.3 Method D
3.3.1 Density gradient column consisting of a suitable tube, which may be graduated, not less than 40 mm
diameter, with cover.
3.3.2 Thermostatically controlled bath as for Methods A and B.
3.3.3 A number of calibrated glass floats covering the density range to be studied and approximately evenly
distributed throughout this range.
3.3.4 A set of suitable hydrometers covering the range of densities to be studied and having density graduations
of 0.001 g/cm3, or other suitable means for measuring densities of liquids.
3.3.5 Balance with a sensitivity of 0.1 mg.
3.3.6 Siphon or pipette assembly for filling the gradient tube such as shown in the Figure (page 1 O) or any
other which will yield an equivalent result.
3.3.7 Cathetometer (optional).
4. IMMERSION LIQUIDS
The liquid or solution with which the specimen comes into contact during the measurement should have no
effect on the specimen and should not be absorbed by the specimen in any significant quantity.
4.1 Methods A and B
Freshly distilled water or other suitable liquid containing not more than 0.1 % of a wetting agent to help
in removing air bubbles.
4.2 Method C
Mixtures of liquids in various proportions or solutions of various concentrations having densities evenly
distributed throughout the range of interest, containing, if desired, not more than 0,l % of a wetting agent.
4.3 Method D
Mixtures of two liquids selected from those in Table 2, or other suitable combinations known to meet the
requirements of this IS0 Recommendation, prepared according to the procedure described in clause 7.4.2.
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5. SPECIMENS
5.1 Method A
Specimens may consist of films, sheets, tubes, moulded objects, granules other than powder, or specimens
taken from such forms with surfaces made smooth in an appropriate way to minimize the entrapment of
air bubbles upon immersion in the liquid. The specimen should be of any convenient size to give adequate
clearance between the specimen and beaker (a mass of approximately 1 to 5 g is often convenient).
B
5.2 Method
Specimens of powder or flake should be measured in the form in which they are received. Specimen size
may be approximately 1 to 5 g or more.
C
5.3 Method
Specimens should be in any convenient solid form.
5.4 Method D
Specimens should consist of pieces of the material cut to any convenient shape for ease of identification.
Dimensions should be chosen to permit accurate measurement of the position of the centre of the volume.
Surfaces should be smooth and free from cavities to preclude the entrapment of air bubbles upon immersion.
6. CONDITIONING
In general, conditioning specimens to constant temperature will not be required because the determination
itself brings the specimen to the constant temperature of the test. Conditioning specimens to constant moisture
content, on the other hand, may be important.
Specimens whose change in density upon conditioning may be greater than the accuracy required of the density
determination should be conditioned before measurement in accordance with the applicable material specifi-
cations.
Specimens whose change in density with time or conditioning is the primary purpose of the measurements should
be conditioned in accordance with any agreed plan.
7. PROCEDURES
7.1 MethodA
Weigh the specimen suspended with a wire of diameter 0.1 25 mm (0.005 in) or less*.
Immerse the specimen, still suspended by the wire, in the immersion liquid contained in a beaker on the
pan straddle or other stationary support. The temperature of the immersion liquid should be r +_ 0.1 "C
where f is 20, 23 or 27 OC. Remove adhering air bubbles with a fine wire. It is convenient to mark the
level of immersion, for example by a shallow notch filed in the wire. Weigh the immersed specimen.
Determine the density of immersion liquids other than water by weighing the pycnometer empty and then
containing freshly distilled water at temperature t and weighing the same pycnometer, after cleaning and
drying, filled with the immersion liquid (also at temperature r). Calculate the density, p,, of the immersion
liquid as follows :
m,
P, =- PW
mW
where
m, is the mass of liquid;
mw is the mass of water;
pw = k as defined in clause 2.2.
Such a finze renders correction for the apparent loss in mass of the wire unnecessary.
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Calculate the density of the specimen from the following formula :
density, r O C =- U 'X in g/cm3 or g/mi
a-b
where
a is the mass, in grammes, of the specimen in air;
b is the uncorrected mass, in grammes, of the specimen in the immersion liquid;
is the density of the immersion liquid determined as above, expressed in grammes per cubic
p,
centimetre or grammes per millilitre.
NOTE. - For specimens having a density less than that of the immersion liquid, the test may be performed in exactly
the same way as described above with the following exception : a sinker of lead or other dense material is attached to the
wire, such that the sinker rests below the fluid level as does the specimen during immersion. The apparent loss in mass, c,
of the sinker on immersion may be thought of as a part of the suspending wire; it must be subtracted from b in the above
equation.
...
rn
Rkf. NO : ISOIR 1183-1970 (FI
CDU 678.51.8 : 531.754
IS0
DE
ORGAN I SAT I ON INTERN AT I ON A LE NORM A LI SAT1 ON
’\. RECOMMANDATION IS0
R 1183
MATIÈRES PLASTIQUES
s
MÉTHODES POUR DÉTERMINER LA MASSE VOLUMIQUE ET LA DENSITÉ RELATIVE
DES MATIÈRES PLASTIQUES; À L’EXCLUSION DES PLASTIQUES ALVÉOLAIRES
1bre EDITION
Février 1970
.-
REPRODUCTION INTERDITE
Le droit de reproduction des Recommandations 1SO et des Normes
1SO est la propriété des Comités Membres de I’ISO. En consé-
quence, dans chaque pays, la reproduction de ces documents ne
peut être autorisée que par l’organisation nationale de normali-
sation de ce pays, membre de I’ISO.
Seules les normes nationales sont valables dans leurs pays respectif’s.
Imprimé en Suisse
Ce document est également édité en anglais et en russe. 11 peut être obtenu auprès des organisations
nationales de normalisation.
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HI STO RI Q UE
La Recommandation ISO/R 1 183, Matières plastiques - Méthodes pour déterminer la masse volumique et
la densité relative des matières plastiques à l’exclusion des plastiques alvéolaires, a été élaborée par le Comité
Technique ISO/TC 61, Matières plastiques, dont le Secrétariat est assuré par 1’American National Standards
Institute (ANSI).
Les travaux relatifs à ce sujet aboutirent à l’adoption du Projet de Recommandation IS0 No 823, qui fut
soumis en juillet 1965 à l’enquête de tous les Comités Membres de I’ISO. I1 fut approuvé, sous réserve de quelques
modifications d’ordre rédactionnel, par les Comités Membres suivants :
Afrique du Sud, Rép. d’ Espagne Pologne
Allemagne Finlande R.A.U.
Argentine France Roumanie
Australie Grèce Royaume-Uni
Autriche Hongrie Suède
Belgique Inde Suisse
Brésil Italie Tchécoslovaquie
Canada Japon U.R.S.S.
Chili Nouvelle-Zélande U.S.A.
Colombie Pays-Bas Yougoslavie
Aucun Comité Membre ne se déclara opposé à l’approbation du Projet.
Ce Projet de Recommandation IS0 fut alors soumis par correspondance au Conseil de I’ISO, qui décida,
en février 1970, de l’accepter comme RECOMMANDATION ISO.
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MATI ÈR ES PLASTIQUES
MÉTHODES POUR DÉTERMINER LA MASSE VOLUMIQUE ET LA DENSITÉ RELATIVE
DES MATIÈRES PLASTIQUES À L’EXCLUSION DES PLASTIQUES ALVÉOLAIRES
I. OBJET
La présente Kecomniandation IS0 décrit quatre méthodes de détermination de la inasse volumique et de la
densité relative des matières plastiques non alvéolaires sous forme de feuille mince. plaque. tube, objets moulés.
poudres ou poudres à mouler :
Méthode A
Méthode par immersion, pour les matières plastiques sous forme d’objet fini ou usiné ou autrement forme.
tel que plaque, jonc, tube et articles moulés.
Méthode B
Méthode du pycnomètre, pour les matières plastiques avant formage, telles que poudres à mouler ou
comprimés, granulés et similaires.
Méthode C
Méthode ((flotte ou coule)), pour les matières plastiques sous des formes semblables à celles requises pour
la méthode A et sous forme de comprimés.
Méthode D
Méthode de la colonne à gradient de densité pour des matières plastiques sous des formes semblables à
celles requises pour la méthode A, et sous forme de comprimés.
Les colonnes à gradients de densité sont des colonnes de liquides dont les densités relatives augmentent
uniformément du sommet au fond. Elles conviennent particulièrement aux mesures sur de petits échan-
tillons de produits dont la masse volumique est inférieure à 1 g/cm3 et aux comparaisons de masses
volumiques.
La masse volumique et la densité relative sont fréquemment utilisées pour suivre les variations de la structure
physique des échantillons et dans les calculs de quantité de matière nécessaire pour remplir un volunie donné. La
masse volumique est la caractéristique principale liant la masse et le volume d’un objet, d’une éprouvette ou d’une
matière. Ces caractéristiques peuvent aussi être utilisées pour déterminer l’homogénéité d’échantillons ou d’éprou-
vettes. Ces méthodes sont prévues pour donner des résultats d’une précision d’au moins 0,2 % s’il n‘est pas tenu
compte des corrections pour la pesée dans l’air, et d’une précision de 0,OS % si de telles corrections sont effectuées
La masse volumique des matières plastiques dépend souvent des méthodes employées pour la préparation des éprou-
vettes. Lorsque c’est le cas, des détails précis des méthodes de préparation doivent être donnés. Ces méthodes sont
habituellement indiquées dans les spécifications du produit.
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2. DÉFINITIONS
La masse volumique en grammes par centimètre cube à t "C peut être convertie en densité par rapport à
I-
l'eau à ces températures, comme suit :
P
d='
k
où
d est la densité relative;
est la masse volumique de l'échantillon;
pt
k est la masse volumique de l'eau à la température t; les valeurs de k aux températures de labo-
ratoire normalisées sont données ci-après :
t I k
L I
0,9976
I1 convient de consulter le Bureau International des Poids et Mesures pour les formules exactes
reliant la masse volumique à la densité par rapport à l'eau à d'autres températures.
et unités
Terme français
Terme anglais Symbole Formule Unités
kg/m3
m
-
1. masse volumique density (mass density) 0, p
g/cm3
V
2. densité relative relative density d - sans dimension
PZ
I m3/kg I
I'
v1
3. volume massique specific volume 'V -=-
cm3 /g
mP
ml/g
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3. APPAREILLAGE
3.1 Méthodes A et B
3.1.1 Balance, sensible à 0,l mg.
3.1.2 népied, ou autre support fixe.
3.1.3 Fycnomètre, de 50 ml de capacité, par exemple, avec un tube capillaire latéral de trop-plein, pour déter-
miner la densité relative du liquide d’immersion lorsque ce liquide n‘est pas de l’eau. Le pycnomètre doit
être équipé d‘un thermomètre, gradué en 0,l OC, de O à 30 OC.
3.1.4 Bain-liquide, pouvant être thermorégularisé à 0,l OC près.
3.2 Méthode C
3.2.1 Récipients en verre, bouchés, de 200 ml, d’environ 100 mm de haut.
3.2.2 Bain thermorégularisé, comme pour les méthodes A et B.
3.2.3 Moyens permettant de déterminer la masse volumique des liquides avec une précision de _+ 0,001 g/ml.
3. Méthode D
3.3.1 Colonne à gradient de densité, constituée d’un tube approprié, qui peut être gradué, d’au moins 40 mm
de diamètre. avec un bouchon.
3.3.2 Bain thermorégularisé, comme pour les méthodes A et B.
3.3.3 Jeu de flotteurs en verre, étalonnés, couvrant la gamme des masses volumiques à déterminer, et répartis
à peu près régulièrement dans l’étendue de cette gamme.
3.3.4 Jeu d’aréomètres convenables, couvrant la gamme des masses volumiques à déterminer et gradués en
masse volumique de 0,001 g/cm3 en 0,001 g/cm3, ou tout autre moyen convenable pour mesurer les
masses volumiques des liquides.
3.3.5 Balance, sensible à 0,l mg.
3.3.6 Siphon ou système de pipettes pour le remplissage du tube à gradient de densité, comme représenté à
la Figure (page lo), ou tout autre qui donne un résultat équivalent.
3.3.7 Cathétomètre (facultatif).
4. LIQUIDES D’IMMERSION
Le liquide ou la solution dans lequel l’échantillon est immergé pendant la mesure ne doit avoir aucune action
sur celui-ci et ne doit pas être absorbé par lui en quantité appréciable.
4.1 Méthodes A et B
Eau fraîchement distillée ou autre liquide convenable, contenant au plus 0,l % d’un agent mouillant
pour faciliter le départ des bulles d’air.
4.2 Méthode C
Mélanges de liquides en proportions variées ou solutions de concentrations variées ayant des masses volumi-
ques uniformément réparties dans la région intéressée, contenant, si désiré, au plus 0,l % d’un agent
mouillant.
4.3 Méthode D
Mélanges de deux liquides choisis parmi ceux du Tableau 2, ou autres combinaisons reconnues convenables
pour répondre aux conditions de la présente Recommandation ISO, préparées selon le mode opératoire
indiqué au paragraphe 7.4.2.
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5. ÉCHANTILLONS
Méthode A
5.1
Les échantillons peuvent être des feuilles minces, plaques, tubes, objets moulés, granulés autres que pulvé-
rulents, ou échantillons prélevés sur de tels objets, à faces polies de façon à éviter la rétention des bulles d’air
pendant l’immersion dans le liquide. L’échantillon doit être de toute taille convenable pour permettre un
écartement suffisant entre l’éprouvette et le bécher (une masse d’environ 1 à 5 g est souvent adéquate).
5.2 Méthode B
Mesurer les échantillons de poudre ou de granulés sous la forme où ils se présentent. La dimensions de
l’échantillon peut être telle que sa masse soit d’environ 1 à 5 g ou plus.
Méthode C
5.3
Les échantillons doivent être de toute forme solide convenable.
Méthode D
5.4
Les échantillons doivent être des morceaux de matière de toute forme convenable pour faciliter l’identifi-
cation. Les dimensions doivent être choisies pour permettre la mesure précise de la position du centre du
volume. Les faces doivent être lisses et exemptes de cavités pour éviter l’emprisonnement de bulles d’air
pendant l’immersion.
6. CONDITIONNEMENT
En général, le conditionnement des échantillons à température constante ne sera pas nécessaire, puisque la déter.
mination elle-même place l’échantillon à la température constante de l’essai. Par contre, le conditionnement des
échantillons à une humidité constante peut être important.
Les échantillons, dont les variations de masse volumique pendant le conditionnement peuvent être plus impor-
tantes que la précision requise pour cette détermination, devront être conditionnés avant la mesure, selon la
spécification applicable au produit considéré.
Les échantillons, dont la variation de la masse volumique avec le temps ou le conditionnement est le principal
objet des mesures, doivent être conditionnés selon un programme choisi par accord préalable.
7. MODES OPÉRATOIRES
7.1 Méthode A
Peser l’échantillon suspendu par un fü métallique fin de maximum 0,125 mm (0,005 in) de diamètre*.
Immerger l’échantillon, toujours suspendu au fil, dans le liquide d’immersion contenu dans un bécher posé
sur le trépied ou sur un autre support fme. La température du liquide d’immersion doit être t f 0,l OC où
t est égai à 20, 23 ou 27 “C. Eliminer les bulles d’air adhérentes au moyen d’un fil métallique fin. I1 est
utile de repérer le niveau d’immersion, par exemple par une légère entaille sur le fil métallique. Peser
l’échantillon immergé.
Déterminer la masse volumique des liquides d’immersion autres que l’eau, en pesant le pycnomètre d’abord
vide, puis contenant de l’eau fraîchement distillée (à la température t), puis en pesant le même pycnomètre,
après nettoyage et séchage, rempli avec le liquide d’immersion (également à la température t). Calculer la
masse volumique, p, , du liquide d’immersion à l’aide de la formule
où
m, est la masse du liquide;
m, est la masse de l’eau;
p, = k, défini au paragraphe 2.2.
Un tel fil fin rend inutile la correction pour la perte apparente de la masse du fil.
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Calculer la masse volumique de l’échantillon à l’aide de la formule
masse volumique, t OC 2% en g/cm3 ou g/ml
a-b
où
a est la masse, en grammes, de l’échantillon dans l’air;
b est la masse, en grammes, non corrigée de l’échantillon dans le liquide d’immersion;
du fluide d’immersion, déterminée comme indiqué ci-dessus, exprimée
est la masse volumique
p,
en grammes par centimètre cube ou en grammes par millilitre.
NOTE. - Pour des échantillons de masse volumique inférieure à celle du liquide d’immersion, l’essai peut être effectué
exactement de la même façon que cidessus, avec l’exception suivante : un lest de plomb ou d’une autre matiere dense est
attaché au fil de telle façon que ce lest reste sous la surface du fluide ainsi que l’échantillon, durant l’immersion. La perte
apparente de masse, c, du lest pendant l’immersion peut être considérée comme une part du fil de suspension; elle doit être
soustraite de b dans l’équation cidessus. Ainsi :
a PX
masse volumique, t OC = (s’il n’y a pas de lest, c = O)
a - (b - c)
7.2 Méthode B
Peser le pycnomètre vide et sec. Peser une quantité convenable de matière plastique dans le pycnomètre.
Couvrir l’échantillon d’essai avec le liquide d’immersion et extraire tout l’air de l’échantillon en appliquant
le vide au pycnomètre placé dans un dessiccateur. Arrêter la mise sous vide et remplir le pycnomètre avec
le liquide d‘immersion. Porter l’ensemble à température constante dans le bain thermorégularisé (3.1.4) et
faire ensuite exactement le plein aux limites de la capacité du pycnomètre. Essuyer à sec et peser le pycno-
mètre avec son contenu.
Vider, nettoyer et remplir avec de l’eau distillée bouillie, en extrayant l’air comme indiqué ci-dessus et
déterminer la masse du pycnomètre et du contenu à la température de l’essai. Répéter l’opération avec le
liquide d’immersion si un liq
...
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