Cum se determină densitatea unei pietre?

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-02-12 12:08

Toate mineralele (și pietrele sunt minerale) au două caracteristici importante - masa și densitatea. Mai mult, densitatea pietrei este importantă în sens pur practic - pentru a calcula rezerva unui zăcământ mineral.

Ce este această caracteristică?

Pentru orice substanță, densitatea este înțeleasă ca masă împărțită la unitatea de volum. Deoarece pietrele (adică mineralele) au o compoziție eterogenă și includ elemente de diferite mase atomice, caracteristica fizică a densității lor poate varia semnificativ. De asemenea, densitatea pietrelor depinde nu numai de severitatea elementelor care le alcătuiesc, ci și de cât de strâns sunt „împachetate” particulele elementare în structura lor internă.

Mineralogia se ocupă cu studiul densității mineralelor. Densitatea unei pietre se calculează împărțind masa unui eșantion de mineral pe unitatea de volum la masa apei de același volum la o temperatură de 4 ⁰С. De exemplu, greutatea probei este de 200 de grame. Apă în același volum de 40 de grame. În acest caz, densitatea acestei pietre va fi egală cu 5.

Densitatea pietrelor se măsoară în kilograme pe metru cub saugrame pe centimetru cub.

Cum să găsești densitatea unei pietre?

Cum se determină densitatea unei pietre? Procedura este destul de simplă - cântărim proba mai întâi în aer, apoi în apă. Conform legii lui Arhimede, diferența rezultată corespunde masei de apă pe care o deplasează proba. Densitatea se calculează împărțind masa probei în aer la această diferență.

În funcție de densitate, mineralele pot fi ușoare, medii, grele și foarte grele. De exemplu, densitatea pietrei de granit este de 2.600 kg/m³. Pentru referință: densitatea plămânilor nu depășește 2,5 g / cm³, medie - variază de la 2,5 la 4 g / cm³, grea - de la 4 la 8 g / cm³. Mineralele cu o densitate peste 8 g/cm³ sunt pietre foarte grele.

Densitatea pietrei

Pe lângă densitate și o altă caracteristică - duritatea, mineralele prețioase sau pietrele prețioase au și o componentă atât de importantă precum masa, măsurată în grame sau carate (pentru perle - în boabe).

Pentru a înțelege raportul acestor unități, rețineți: 1 carat corespunde la 200 de miligrame, într-un bob 50 de miligrame, adică 1 carat este egal cu patru boabe. Precizia măsurării pietrelor prețioase este de până la două zecimale.

Hai să mergem la laborator

Cum se măsoară densitatea dragei. pietre în laborator? Metoda hidrostatică este cea mai potrivită pentru aceasta. Principiul său a fost propus de omul de știință grec Arhimede cu multe secole în urmă. Esența principiului cunoscut de la cursul de fizică școlară este următoarea: un corp scufundat într-un lichideste împins afară din el de o forță care este egală cu greutatea lichidului deplasat de acest corp.

Pentru a spune simplu, dacă atârnați o piatră și o coborâți în apă, atunci greutatea acesteia va scădea în comparație cu cea originală cu cât cântărește volumul de apă deplasat de ea. Este clar că acest volum va fi egal cu volumul propriu al pietrei.

Astfel, cântărind succesiv pietrele în aer și apoi în apă, putem obține toate datele de care avem nevoie pentru calcul.

Totul - pentru natură

Acum să ne întoarcem la materialele din piatră naturală. După cum știți, există mai multe tipuri. Din punct de vedere practic, orice rasă este de obicei atribuită unuia dintre cele două grupuri - puternică sau cu rezistență scăzută.

Materialele din primul grup au un indice de duritate ridicat și, cel mai adesea, structura este cu granulație medie sau grosieră. În așa-numita stare fără intemperii, au o absorbție mică de apă. La alte rase (de rezistență scăzută), după cum sugerează și numele, puterea este mult mai mică. De asemenea, au un grad mult mai mare de absorbție a apei.

Uneori, atunci când se recunoaște tipuri de rocă, este necesar să se determine duritatea acesteia. În teren, cel mai convenabil este să faci acest lucru cu ajutorul așa-numitului. scară relativă Mohs și mijloace improvizate suplimentare. Astfel de mijloace improvizate pot fi un stylus, o monedă, o bucată de sticlă, o pilă, un ac de oțel sau un cuțit, un tăietor de sticlă obișnuit sau diamant. Densitatea medie a unei pietre este, de asemenea, importantă în determinarea rocii sale. Prin determinarea acestei valori, este posibil să se identificeînmulțiți prin referire la tabele speciale.

Calculați densitatea pietrelor naturale

Cum se calculează densitatea medie a unei pietre de probă? Echipamentul necesar pentru aceasta este o cântar cu un set de greutăți și abilitățile de a măsura volumul unei probe de formă neregulată.

Cea mai ușoară modalitate de a face acest lucru este cu un cilindru gradat cu un volum de aproximativ jumătate de litru. Într-un astfel de cilindru se toarnă 200-300 ml apă și se pune o bucată din materialul de piatră studiat.

Volumul total de probe introduse în apă este recunoscut după cantitatea de apă deplasată de acestea. Apoi, împărțind masa lor la volumul calculat, se obține densitatea medie a materialului.

Ce este important de luat în considerare?

De remarcat că această metodă este potrivită numai pentru roci dense cu absorbție scăzută de apă (nu mai mult de 2%). Dacă această caracteristică este mai mare (până la 5%), o probă uscată, cântărită în prealabil, trebuie introdusă mai întâi într-un mediu apos pentru saturare. Apoi densitatea medie este determinată prin metoda de mai sus. Saturația este considerată completă dacă greutatea încetează să crească în timpul absorbției apei.

Pietrele poroase (cel mai adesea calcare sau tuf) au o rezistență scăzută. Sunt ușor de procesat - tăiați o probă de forma dorită (de exemplu, un cub) cu un ferăstrău obișnuit și calculați volumul acesteia măsurând marginile.

DIY

În absența unui volum suficient al unui cilindru de măsurare în câmp, cantitatea de apă deplasată poate fi determinată de următoarelecale. În orice vas metalic cilindric, chiar sub partea de sus, o gaură este perforată în perete cu un cui obișnuit, apoi este introdus acolo un tub, care poate fi realizat și independent prin rularea oricărui film. Fixați-l în peretele cilindrului cu plastilină sau orice material similar.

Astfel, obțineți un contor de volum de călătorie. Dacă această unitate este folosită în mod constant, este logic să lipiți un tub de oțel sau alamă.

pietre create de om

Totul scris mai sus se referea la pietre naturale. Și acum este timpul să vorbim despre cele artificiale. Ele pot fi de perete, drum și lateral. Aceasta ar trebui să includă, de asemenea, țigle de beton și plăci de pavaj, precum și toate tipurile de zone oarbe, trepte de scări și elemente de coș.

În producția de aproape toate pietrele enumerate, atât în Rusia, cât și în străinătate, sunt utilizate standarde tehnice stricte. Acestea reglementează toate caracteristicile principale - calitatea materiilor prime, dimensiunea și forma secțiunii, indicatorii fizici și mecanici (inclusiv densitatea pietrelor de beton).

Aceste cerințe depind de condițiile de funcționare așteptate și de materialul disponibil.

Ce pot fi pietrele artificiale?

Betonul din care sunt făcute pietrele poate fi fie greu, fie ușor. Pietrele artificiale realizate din acesta sunt solide sau goale. Caracteristica normativă a densității medii în vrac pentru pietrele goale nu trebuie să depășească 1.650 kg/m³, pentruplin - 2.200 kg/m³.

Piatrele de perete din punct de vedere al densității medii (și, în plus, conductivității termice) sunt considerate eficiente (densitate până la 1.400 kg/m³), eficiente condiționat (1.400-1.650 kg/m³) și grele (mai sus 1.650 kg/m³). Cele mai multe dintre ele sunt acum produse din beton ușor de densitate scăzută (până la 1.800 kg/m³).

Betonul greu (inclusiv nisip) cu abraziune mare și absorbție redusă de apă este utilizat la producerea pietrelor laterale sau de drum, precum și a plăcilor de pavaj, deoarece condițiile lor de funcționare sunt mai severe decât cele ale celor de perete.

Pietrele artificiale diferă și în agregat, care poate fi nisip de cuarț (considerat agregat fin) sau roci puternice (agregat mare). De exemplu, densitatea pietrei zdrobite din piatra naturală poate fi diferită în funcție de fracțiune - gradul de măcinare. Compoziția agregatului are, de asemenea, un efect semnificativ asupra densității pietrei artificiale.