Bien sûr, par bon sens, si vous assemblez deux objets avec des masses $ m_1 $ et $ m_2 $ , et rien ne sort, alors vous vous retrouvez avec une masse $ m_1 + m_2 $ .

Les poids sont un peu plus compliqués à cause des forces de flottabilité. Tous les objets sur Terre subissent en permanence une force de flottabilité provenant du volume d'air qu'ils déplacent. Cela n'a pas d'importance tant que le volume est conservé: si vous empilez deux blocs solides, leur poids s'ajoute car la force de flottabilité totale est la même qu'auparavant. Mais lorsque vous mélangez deux liquides, la force de flottabilité totale peut changer, car le volume du liquide mélangé peut ne pas être égal à la somme des volumes individuels.

Pour estimer cet effet, disons (généreusement) que le mélange de deux liquides peut entraîner une modification du volume total de 10 $ \% $ . La densité de l'air est environ $ 0,1 \% $ celle d'un liquide typique. L'erreur de cet effet sera donc au plus autour de 0,01 $ \% $ , ce qui n'est pas pertinent. Ainsi, nous pouvons conclure que, plutôt que d'essayer d'aider, votre collègue voulait juste se sentir suffisant pendant une seconde.

@knzhou a fourni une bonne réponse. Je vais proposer quelques autres interprétations.

Le premier n’a rien à voir avec le fait que vous mélangez des liquides, c’est simplement qu’il est difficile de déterminer la masse avec précision en mesurant le poids. Comme déjà souligné, il y a la flottabilité de l'air - qui produit une erreur de masse d'environ $ - 0,0013 $ g / l au niveau de la mer, soit environ $ - 0.14 $ % dans le cas d'une substance avec une densité de $ 0.9 $ g / l. Ensuite, l'accélération gravitationnelle varie selon l'emplacement jusqu'à un demi pour cent, la plus grande près des pôles et la plus petite près de l'équateur (également plus petite à haute altitude). Donc, si votre balance mesure la force (utilise des ressorts ou des cellules de charge plutôt que de la masse de contrepoids) et est calibrée pour une utilisation à Paris, vous obtiendrez un ~ $ -0,1 $ supplémentaire % d'erreur si vous pesez votre échantillon à Mexico. Bien sûr, ces erreurs seraient les mêmes si vous pesiez chaque liquide séparément comme si vous pesiez le mélange.

Deuxièmement, je ne connais aucune chimie, mais si vos deux liquides réagissent et produisent du gaz qui s’échappe du haut du conteneur, c’est évidemment de la masse perdue. Si ce n'est pas le cas, alors votre copain est à peu près plein de conneries, car le seul autre effet que je peux imaginer qui produirait une différence basée sur le poids avant ou après le mélange est celui déjà évoqué:

En océanographie, cela s'appelle cabbeling. Deux substances mélangées n'ont pas nécessairement exactement la densité que vous calculeriez à partir d'une moyenne pondérée des densités de chacune. Pour les liquides que je connais bien, l'écart est bien inférieur à 10 $ %: plus comme $ 1 $ % au maximum, ce qui, combiné à la poussée de l'air, entraîne une erreur de 0,001%. Vous pourriez aussi bien vous inquiéter de l'erreur causée par la force des marées de la lune.

D'après votre question, je suppose que la précision est très importante dans votre laboratoire. Si oui, alors oui, votre collègue a raison. Au moins dans une certaine mesure.

Il existe trois principales raisons pour lesquelles cela peut arriver. D'après votre description, la raison est purement physique, donc l'option 1 sur ma liste et je l'expliquerai plus en détail. Les deux autres sont ajoutés juste pour que la réponse soit complète.

Pourquoi l'ajout de poids ne produit pas la somme des poids?

Considérez ces options.

1. Si les substances se mélangent (c'est-à-dire que le résultat est une solution des deux substances), le volume de la solution résultante est inférieur aux volumes d'ingrédients. Les masses restent cependant les mêmes. Je vais vous expliquer ce phénomène dans un instant. La raison est purement physique.
2. Si les substances réagissent et que certaines des substances résultantes quittent la solution (généralement, ce sera un gaz qui s'évapore), la masse diminuera de la masse de substance éliminée. Habituellement, le volume sera également plus petit car d'une part une partie de la substance est éliminée et la solution résultante avec tout ce qui reste doit suivre le même principe qu'en 1. Mais les particules nouvellement formées pourraient en théorie empêcher cela et provoquer une augmentation du volume. . Je ne peux penser à aucun exemple (ou même s'il en existe). La raison est à la fois chimique et physique.
3. Si les substances réagissent et que, par conséquent, vous obtenez une substance soluble, vous vous retrouvez avec une solution d'une nouvelle substance. Dans la plupart des cas (sinon tous), vous avez moins de particules à emballer, donc votre volume diminuera avec la masse restant la même. C'est un mélange de raisons chimiques et physiques.

Que se passe-t-il donc?

Votre collègue fait spécifiquement référence au point 1 de ma liste, je vais donc me concentrer uniquement sur celui-ci.

En général, la raison principale est que les particules dans les solutions peuvent avoir une taille différente (et parfois à un certain degré aussi une forme, mais généralement c'est un facteur moins important) et que par conséquent, elles peuvent "se tasser" plus densément donc dans le même volume vous pouvez adapter plus de particules et par conséquent - plus de masse. Le cas le plus extrême est que les substances qui sont des solvants elles-mêmes se mélangent bien avec une réduction de volume significative et que la substance résolue n'a qu'un impact minime sur la densité globale.

En conséquence, vous vous retrouvez avec une masse qui est une somme de masses mais un volume sensiblement plus petit que la somme des volumes. Et ici entre la flottabilité sur scène. La différence de volume entraîne une différence de poids. Ce n'est pas grand, mais si vous avez besoin d'une précision énorme, cela pourrait vous faire échouer.

Quelle peut donc être la taille d'un impact?

En général, plus la différence de taille des particules est grande, plus l'effet est fort.

Je ne sais rien des substances dont vous parlez, mais utilisons quelque chose de bien connu de la plupart des gens. Et quelque chose que vous pouvez facilement tester vous-même (puis consommer les sous-produits pour vous rafraîchir un peu la tête après y avoir réfléchi ;-)). Il existe deux bons solvants populaires qui se mélangent assez facilement: l'eau et l'éthanol. Je vais faire un scénario parfait où nous mélangeons de l'eau pure avec de l'éthanol pur. Si vous voulez faire une expérience, vous utiliserez en fait une sorte de solution où ce sont des solvants, mais les résultats seront perceptibles à coup sûr.

Commençons par calculer le volume que nous allons perdre. Sur la base de cette densité de mélanges eau-éthanol, nous calculerons la différence pour une solution d'alcool à 40% (communément appelée vodka).

L'eau pure a une densité de 0,998202 $ \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $
L'éthanol pur a une densité de 0,79074 $ \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $
L'éthanol à 40% dans une solution aqueuse (calculé en poids) a une densité de 0,93684 $ \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $

Ces densités sont basées sur une atmosphère normalisée donc basée sur le poids.

Prenons donc (par poids ) 60 $ \ text {g} $ eau et 40 $ \ text {g} $ d'éthanol. Les volumes sont respectivement 60 $ / 0.998202 = 60.108074 \ text {cm} ^ 3 $ d'eau et 40 $ / 0.79074 = 50.585527 \ texte {cm} ^ 3 $ éthanol.

Un bon sens suggérerait que nous allons avoir 100 $ \ text {g} $ de solution avec un volume de 60,108074 $ + 50,585527 = 110,693601 \ text {cm} ^ 3 $ . Ensuite, nous réalisons que la densité va être différente, donc 100 $ \ text {g} $ de solution qui mesure 100 $ / 0,93684 = 106,741813 \ text {cm} ^ 3 $ . Mais ni l'un ni l'autre n'est correct.

Pour obtenir des résultats précis, nous devons passer par des masses .

La densité de l'air est 0,001204 $ \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $
La perte de poids constatée pour l'eau est de 60,108074 $ \ cdot 0,001204 = 0,07237 \ text {g} $ et la masse d'eau est de 60,07237 $ \ text {g} $
La perte de poids constatée pour l'éthanol est de $ 50,585527 \ cdot 0,001204 = 0,060905 \ text {g} $ et la masse d'éthanol est de 40,060905 $ \ text {g} $
La masse de la solution résultante est 60,07237 $ + 40,060905 = 100,137275 \ text {g} $

Pour calculer avec précision le poids, utilisons la proportion.

Si nous avions 100 $ \ text {g} $ de 40 $% $ d'éthanol, son volume serait 106,741813 $ \ text {cm} ^ 3 $ calculé plus tôt.
La perte de poids due à la flottabilité serait de 106,741813 $ \ cdot 0,001204 = 0,128517 \ text {g} $
La masse serait de 100,128517 $ \ text {g} $

Ainsi, le poids de la solution, dont la masse est 100,137275 $ \ text {g} $ sera
100 $ / 100.128517 \ cdot100.137275 = 100.008747 \ text {g} $
c'est-à-dire plus élevé de $ 0,008747 $ (ou $ 0,008747% $ ) que prévu.

Si nous appliquions ce résultat à votre cas, pour $ 5 \ text {g} $ vous vous retrouveriez avec 5 000437 $ \ text {g} $ .

La différence semble être moindre que votre précision. Si c'est acceptable ou non, vous devez décider vous-même. Votre cas pourrait également devenir plus extrême.

Oh, juste pour référence - le volume de notre solution serait $ 106.741813 / 100.128517 \ cdot100.137275 = 106.751149 \ text {cm} ^ 3 $

C'est toujours nettement inférieur à la somme des volumes, qui, comme nous l'avons calculé, était de 110,693601 $ \ text {cm} ^ 3 $ .

Que pouvez-vous faire pour éviter cela

En supposant que la différence soit suffisamment importante pour vous déranger, vous avez deux options.

1. Mélangez d'abord la solution, puis mesurez le montant demandé
2. Vérifiez expérimentalement le changement réel de poids et calculez les quantités à utiliser. Notez cependant que vous risquez des erreurs d'arrondi de cette façon.

Testez vous-même la perte de volume!

Si vous voulez le vérifier vous-même, prenez de l'alcool neutre et de l'eau (je pense que le jus de pomme fera l'affaire et ajoutera de la couleur pour mieux voir la différence).Versez de l'eau dans un tube en verre.Puis versez soigneusement l'alcool pour qu'il ne se mélange pas à l'eau (inclinez le tube en verre et versez-le lentement sur le côté du tube).Marquez le volume actuel.Maintenant, remuez ou secouez jusqu'à ce que les deux liquides se mélangent bien et attendez qu'il se stabilise.

Le mélange résultant peut être consommé sans danger ;-)

Vous pouvez également visionner cette vidéo.

Je respecte simplement le scénario que vous avez décrit.

Il suffit de mettre un récipient rempli d'eau sur une balance.Le poids lit W1. Mettez un objet flottant de masse w.Lectures est désormais W1 + w.

Répétez avec un fluide de densité différente sur lequel l'objet ci-dessus flotte toujours.Si le poids du récipient et du fluide est maintenant W2, demandez à votre collègue la lecture qu'il / elle attend après être tombé dans le flotteur de peser w .......

Je vais vous proposer une autre considération puisque vous avez mentionné la flottabilité, la densité qui n'est pas seulement fonction de la masse mais aussi du volume .

En physique non relativiste, la masse, telle que déterminée par une échelle de poids dans un champ gravitationnel cohérent, est toujours conservée. Ajoutez donc deux masses de réactifs, vous devriez vous attendre à obtenir la somme des masses dans le produit en supposant que la réaction n'a pas entraîné de perte de gaz de la solution.

Mais dans un sens relativiste, l'énergie équivaut à la masse. Donc, si votre réaction chimique est exothermique et que la chaleur se dissipe de la solution, vous constaterez que vous avez réellement perdu de la masse. Mais la masse équivalente serait si petite (d'un facteur $ 1 / c ^ 2 $ ) que vous ne pourriez probablement pas la mesurer. Je ne pense pas que cela affecte votre résultat.

Bien que la conservation de la masse soit un absolu, la conservation du volume ne l'est pas. Il est possible de mélanger des volumes de deux réactifs, d'obtenir la même masse, mais le volume du produit peut être soit plus petit soit plus grand que le volume des réactifs. Pourquoi? Deux raisons possibles. En tant que réaction chimique, vous formez une nouvelle molécule qui peut mieux se regrouper spatialement que les deux réactifs. Donc, comme la masse est la même, la densité augmenterait dans ce cas.

Est-ce que c'est peut-être ce que vous vivez?