Hur bestämmer man en stens densitet?

2024 Författare: Henry Conors | [email protected]. Senast ändrad: 2024-02-12 13:00

Alla mineraler (och stenar är mineraler) har två viktiga egenskaper - massa och densitet. Dessutom är stenens densitet viktig rent praktiskt - för att beräkna reserven av en mineralfyndighet.

Vad är den här funktionen?

För alla substanser förstås densitet som massa dividerat med volymenhet. Eftersom stenar (det vill säga mineraler) har en heterogen sammansättning och innehåller element av olika atommassor, kan de fysiska egenskaperna hos deras densitet variera avsevärt. Dessutom beror stenens densitet inte bara på svårighetsgraden av de element som utgör dem, utan också på hur tätt elementarpartiklar "packas" i sin inre struktur.

Mineralogi handlar om att studera tätheten av mineraler. En stens densitet beräknas genom att dividera massan av ett provmineral per volymenhet med massan vatten med samma volym vid en temperatur av 4 ⁰С. Exempelvis är provets vikt 200 gram. Vatten i samma volym på 40 gram. I det här fallet kommer densiteten för denna sten att vara lika med 5.

Stenarnas täthet mäts i kilogram per kubikmeter ellergram per kubikcentimeter.

Hur hittar man tätheten hos en sten?

Hur bestäms en stens densitet? Förfarandet är ganska enkelt - vi väger provet först i luft, sedan i vatten. Enligt Arkimedes lag motsvarar den resulterande skillnaden mängden vatten som provet tränger undan. Densiteten beräknas genom att dividera provets massa i luft med denna skillnad.

Beroende på densiteten kan mineraler vara lätta, medelstora, tunga och mycket tunga. Till exempel är densiteten för granitsten 2 600 kg/m³. För referens: lungornas densitet överstiger inte 2,5 g / cm³, medium - varierar från 2,5 till 4 g / cm³, tung - från 4 till 8 g / cm³. Mineraler med en densitet över 8 g/cm³ är mycket tunga stenar.

Gem Density

Förutom densitet och en annan egenskap - har även hårdhet, ädelstenar eller ädelstenar en så viktig komponent som massa, mätt i gram eller karat (för pärlor - i korn).

För att förstå förhållandet mellan dessa enheter, kom ihåg: 1 karat motsvarar 200 milligram, i ett korn finns det 50 milligram, det vill säga 1 karat är lika med fyra korn. Ädelstenens mätnoggrannhet är upp till två decimaler.

Låt oss gå till labbet

Hur man mäter muddringsdensitet. stenar i laboratoriet? Den hydrostatiska metoden är bäst lämpad för detta. Dess princip föreslogs av den grekiske vetenskapsmannen Archimedes för många århundraden sedan. Kärnan i principen som är känd från skolfysikkursen är följande: en kropp nedsänkt i en vätskatrycks ut ur den av en kraft som är lika med vikten av vätskan som förskjuts av denna kropp.

För att uttrycka det enkelt, om du hänger en sten och sänker den i vatten, kommer dess vikt att minska jämfört med den ursprungliga med lika mycket som volymen vatten som förträngs av den väger. Det är klart att denna volym kommer att vara lika med stenens egen volym.

Genom att sekventiellt väga stenarna i luften och sedan i vattnet kan vi få all data vi behöver för beräkningen.

Allt - till naturen

Låt oss nu övergå till naturstensmaterial. Som ni vet finns det flera typer. Ur praktisk synvinkel klassificeras vanligtvis vilken ras som helst i en av två grupper - stark eller lågstyrka.

Material i den första gruppen har ett högt hårdhetsindex och oftast är strukturen medel- eller grovkornig. I det så kallade oförvittrade tillståndet har de liten vattenabsorption. I andra (lågstyrka) raser, som namnet antyder, är styrkan mycket lägre. De har också en mycket högre grad av vattenabsorption.

Ibland, när man känner igen typer av berg, krävs det att man bestämma dess hårdhet. På fältet är det bekvämast att göra detta med hjälp av den sk. relativ Mohs skala och ytterligare improviserade medel. Sådana improviserade medel kan vara en penna, ett mynt, en glasbit, en fil, en stålnål eller en kniv, en vanlig eller en diamantglasskärare. Den genomsnittliga densiteten för en sten är också viktig för att bestämma dess bergart. Genom att bestämma detta värde är det möjligt att identifieraavla genom att hänvisa till speciella tabeller.

Beräkna tätheten av natursten

Hur beräknar man medeldensiteten för en provsten? Utrustningen som behövs för detta är en våg med en uppsättning vikter och färdigheter att mäta volymen av ett oregelbundet format prov.

Det enklaste sättet att göra detta är med en graderad graderad cylinder med en volym på cirka en halv liter. 200-300 ml vatten hälls i en sådan cylinder och en bit av det studerade stenmaterialet placeras.

Den totala volymen av prover som placerats i vatten känns igen av mängden vatten som tränger undan av dem. Sedan, genom att dividera deras massa med den beräknade volymen, erhålls materialets medeldensitet.

Vad är viktigt att tänka på?

Det bör noteras att denna metod endast är lämplig för täta bergarter med låg vattenabsorption (högst 2%). Om denna egenskap är högre (upp till 5 %), måste ett torrt prov, som tidigare har vägts, först placeras i ett vattenh altigt medium för mättnad. Sedan bestäms medeldensiteten med ovanstående metod. Mättnad anses vara fullständig om vikten slutar växa under vattenabsorption.

Porösa stenar (oftast kalksten eller tuff) har låg hållfasthet. De är lätta att bearbeta - skär ut ett prov av önskad form (till exempel en kub) med en vanlig bågfil och beräkna dess volym genom att mäta kanterna.

DIY

I avsaknad av en tillräcklig volym av en mätcylinder i fältet kan mängden undanträngt vatten bestämmas genom följandesätt. I vilket cylindriskt metallkärl som helst, precis under toppen, stansas ett hål i väggen med en vanlig spik, sedan sätts ett rör in i det, som också kan göras självständigt genom att rulla valfri film. Fäst den i cylinderns vägg med plasticine eller liknande material.

Därmed får du en resvolymmätare. Om den här enheten används konstant är det vettigt att löda ett stål- eller mässingsrör.

Människotillverkade stenar

Allt skrivet ovan hänvisade till naturstenar. Och nu är det dags att prata om konstgjorda. De kan vara vägg, väg och sida. Detta bör även omfatta takpannor och markstensplattor av betong, samt alla typer av blinda ytor, trappsteg och skorstenselement.

Vid tillverkningen av nästan alla listade stenar både i Ryssland och utomlands används strikta tekniska standarder. De reglerar alla huvudegenskaper - kvaliteten på råvarorna, storleken och formen på sektionen, fysiska och mekaniska indikatorer (inklusive densiteten hos betongstenar).

Dessa krav beror på förväntade driftsförhållanden och tillgängligt material.

Vad kan vara konstgjorda stenar?

Betongen som stenarna är gjorda av kan vara antingen tung eller lätt. Konstgjorda stenar gjorda av den är gjorda solida eller ihåliga. Den normativa egenskapen för den genomsnittliga skrymdensiteten för ihåliga stenar bör inte överstiga 1 650 kg / m³, förfyllig - 2 200 kg/m³.

Väggstenar i termer av medeldensitet (och dessutom värmeledningsförmåga) anses vara effektiva (densitet upp till 1 400 kg/m³), villkorligt effektiva (1 400-1 650 kg/m³) och tunga (över 1 650 kg/m³). De flesta av dem är nu tillverkade av lättbetong med låg densitet (upp till 1 800 kg/m³).

Tung betong (inklusive sand) med hög nötning och låg vattenabsorption används vid tillverkning av sido- eller vägstenar, samt beläggningsplattor, eftersom deras driftsförhållanden är strängare än för väggar.

Konstgjorda stenar skiljer sig också i ballast, vilket kan vara kvartssand (som betraktas som fin ballast) eller starka stenar (stor ballast). Till exempel kan densiteten av krossad sten från natursten vara olika beroende på fraktionen - graden av slipning. Sammansättningen av ballasten har också en betydande effekt på densiteten hos konstgjord sten.