Wszystkie minerały (i kamienie odnoszą się konkretnie do minerałów) mają dwie ważne cechy - masę i gęstość. Co więcej, gęstość kamienia jest ważna w sensie czysto praktycznym - do obliczenia zasobów złoża mineralnego.
Jaka jest ta cecha?
Dla każdej substancji gęstość oznacza masę podzieloną przez objętość jednostkową. Ponieważ kamienie (tj. Minerały) mają niejednorodny skład i zawierają pierwiastki o różnych masach atomowych, właściwości fizyczne ich gęstości mogą się znacznie różnić. Również gęstość kamieni zależy nie tylko od surowości tworzących je pierwiastków, ale także od tego, jak ściśle cząstki elementarne są „gęsto upakowane” w ich wewnętrznej strukturze.
Badanie gęstości minerałów dotyczy mineralogii. Gęstość kamienia oblicza się, dzieląc masę próbki mineralnej w jednostkowej objętości przez masę wody o tej samej objętości w temperaturze 4 ° C. Na przykład waga próbki wynosi 200 gramów. Woda w tej samej objętości 40 gramów. W takim przypadku gęstość tego kamienia wyniesie 5.
Gęstość kamieni jest mierzona w kilogramach na metr sześcienny lub gramach na centymetr sześcienny.
Jak znaleźć gęstość kamienia?
Jak określa się gęstość kamienia? Procedura jest dość prosta - najpierw zważ próbkę w powietrzu, a następnie w wodzie. Zgodnie z prawem Archimedesa uzyskana różnica odpowiada masie wody, którą wypiera próbka. Gęstość oblicza się, dzieląc masę próbki w powietrzu przez daną różnicę.
Minerały mogą być lekkie, średnie, ciężkie i bardzo ciężkie, w zależności od ich gęstości. Na przykład gęstość kamienia granitowego wynosi 2 600 kg / m³. Dla porównania: gęstość płuc nie przekracza 2, 5 g / cm³, średnia - waha się od 2, 5 do 4 g / cm³, ciężka - od 4 do 8 g / cm³. Minerały o gęstości większej niż 8 g / cm³ należą do bardzo ciężkich kamieni.
Gęstość kamieni szlachetnych
Oprócz gęstości i innej cechy - twardości, minerały klejnotów lub kamienie szlachetne mają również tak ważny składnik, jak masa, mierzona w gramach lub karatach (w perłach - w ziarnach).
Aby wyjaśnić stosunek tych jednostek, pamiętaj: 1 karat odpowiada 200 miligramom, 50 miligramów na jednej powierzchni, to znaczy 1 karat jest równy czterem ziarnom. Dokładność pomiaru klejnotów - do dwóch miejsc po przecinku.
Chodźmy do laboratorium
Jak zmierzyć gęstość oporu. kamienie w laboratorium? Do tego najlepiej nadaje się metoda hydrostatyczna. Zasada ta została zaproponowana przez greckiego naukowca Archimedesa wiele wieków temu. Istota zasady znanej ze szkolnego kursu fizyki jest następująca: ciało zanurzone w cieczy jest wypychane z niej siłą, która jest równa ciężarowi cieczy wypartej przez dane ciało.
Mówiąc najprościej, jeśli powiesisz kamień i opuścisz go do wody, wówczas jego waga spadnie w porównaniu z oryginałem o tyle, ile objętość wody przez niego wyparta. Oczywiste jest, że ta objętość będzie równa własnej objętości kamienia.
Tak więc, kolejno ważąc kamienie w powietrzu, a następnie w wodzie, możemy uzyskać wszystkie dane, które musimy obliczyć.
Wszystko jest w naturze!
Przejdźmy teraz do materiałów z kamienia naturalnego. Jak wiadomo, istnieje kilka ich rodzajów. Z praktycznego punktu widzenia zwyczajowo przypisuje się dowolną rasę jednej z dwóch grup - silnej lub słabej.
Materiały z pierwszej grupy mają wysoki wskaźnik twardości i najczęściej struktura jest średnia lub gruboziarnista. W tak zwanym stanie niepogodowym mają niewielką absorpcję wody. W innych skałach (o niskiej wytrzymałości), jak sama nazwa wskazuje, siła jest znacznie niższa. Mają także znacznie wyższy stopień absorpcji wody.
Czasami rozpoznając rodzaje skały kamienia, konieczne jest określenie jego twardości. W terenie najwygodniej jest to zrobić za pomocą tzw. Względna skala Mohsa i dostępne dodatkowe narzędzia. Takim improwizowanym narzędziem może być rysik, moneta, kawałek szkła, pilnik, stalowa igła lub nóż, zwykły lub diamentowy nóż do szkła. Średnia gęstość kamienia jest również ważna przy określaniu jego rasy. Po ustaleniu tej wartości można zidentyfikować rasę, odwołując się do specjalnych tabel.
Obliczamy gęstość kamieni naturalnych
Jak obliczyć średnią gęstość próbki kamienia? Niezbędnym do tego sprzętem jest waga z zestawem odważników i umiejętności do pomiaru objętości próbki o nieregularnym kształcie.
Najłatwiejszym sposobem na to jest stopniowanie cylindra o pojemności około pół litra. Do takiego cylindra wlewa się 200–300 ml wody i umieszcza się kawałek badanego materiału kamiennego.
Całkowita objętość próbek umieszczonych w wodzie jest rozpoznawana przez ilość wypartej przez nie wody. Następnie, dzieląc ich masę przez obliczoną objętość, uzyskuje się średnią gęstość materiału.
Co należy wziąć pod uwagę?
Należy zauważyć, że ta metoda jest odpowiednia tylko dla gęstej skały o niewielkim stopniu wchłaniania wody (nie więcej niż 2%). Jeżeli ta cecha jest wyższa (do 5%), suchą próbkę po zważeniu należy najpierw umieścić w środowisku wodnym w celu nasycenia. Następnie średnią gęstość określa się powyższą metodą. Nasycenie uważa się za zakończone, jeśli podczas wchłaniania wody ciężar przestaje rosnąć.
Porowate kamienie (najczęściej wapienie lub tufy) mają niską wytrzymałość. Są łatwe w obróbce - za pomocą konwencjonalnej piły do metalu wyciąć próbkę o pożądanym kształcie (na przykład sześcian) i obliczyć jej objętość, mierząc powierzchnie.
Zrób to sam
W przypadku braku wystarczającej objętości w cylindrze pomiarowym na polu ilość wypartej wody można określić w następujący sposób. W dowolnym metalowym naczyniu o kształcie cylindrycznym, tuż poniżej góry, dziura w ścianie jest dziurkowana zwykłym gwoździem, a następnie wkładana jest tam rura, którą można również wykonać niezależnie, składając dowolną folię. Zamocuj go w ścianie cylindra plasteliną lub innym podobnym materiałem.
W ten sposób uzyskuje się miernik objętości pola. Jeśli urządzenie jest stale używane, warto przylutować rurkę ze stali lub mosiądzu.
Kamienie wykonane ludzkimi rękami
Wszystko, co napisano powyżej, dotyczyło kamieni naturalnych. A teraz czas porozmawiać o sztucznych. Mogą być ścienne, drogowe i boczne. Obejmuje to również dachówki betonowe i płyty chodnikowe, a także wszelkiego rodzaju ślepe obszary, stopnie schodów i elementy komina.
Przy produkcji prawie wszystkich tych kamieni, zarówno w Rosji, jak i za granicą, stosuje się surowe standardy techniczne. Regulują one wszystkie podstawowe cechy - jakość materiałów wyjściowych, wielkość i kształt przekroju, właściwości fizyczne i mechaniczne (w tym gęstość kamieni betonowych).
Wymagania te zależą od zamierzonych warunków pracy i dostępnego materiału.
