Všechny minerály (a kameny jsou minerály) mají dvě důležité vlastnosti – hmotnost a hustotu. Hustota kamene je navíc důležitá v čistě praktickém smyslu – pro výpočet zásoby nerostného ložiska.
Co je tato funkce?
U jakékoli látky se hustotou rozumí hmotnost dělená jednotkou objemu. Vzhledem k tomu, že kameny (tj. minerály) mají heterogenní složení a obsahují prvky různých atomových hmotností, může se fyzikální charakteristika jejich hustoty výrazně lišit. Hustota kamenů také závisí nejen na závažnosti prvků, které je tvoří, ale také na tom, jak pevně jsou elementární částice „zabaleny“do jejich vnitřní struktury.
Mineralogie se zabývá studiem hustoty minerálů. Hustota kamene se vypočítá vydělením hmotnosti vzorku minerálu na jednotku objemu hmotností vody stejného objemu při teplotě 4 ⁰С. Například hmotnost vzorku je 200 gramů. Voda ve stejném objemu 40 gramů. V tomto případě bude hustota tohoto kamene rovna 5.
Hustota kamenů se měří v kilogramech na metr krychlový respgramů na krychlový centimetr.
Jak zjistit hustotu kamene?
Jak se určuje hustota kamene? Postup je vcelku jednoduchý – vzorek zvážíme nejprve ve vzduchu, poté ve vodě. Podle Archimedova zákona výsledný rozdíl odpovídá hmotnosti vody, kterou vzorek vytlačí. Hustota se vypočítá vydělením hmotnosti vzorku ve vzduchu tímto rozdílem.
V závislosti na hustotě mohou být minerály lehké, střední, těžké a velmi těžké. Například hustota žulového kamene je 2 600 kg/m³. Pro informaci: hustota plic nepřesahuje 2,5 g / cm³, střední - pohybuje se od 2,5 do 4 g / cm³, těžká - od 4 do 8 g / cm³. Minerály s hustotou nad 8 g/cm³ jsou velmi těžké kameny.
Hustota drahokamu
Kromě hustoty a další vlastnosti - tvrdosti mají drahokamy nebo drahé kameny také tak důležitou složku, jako je hmotnost, měřená v gramech nebo karátech (u perel - v zrnech).
Abyste pochopili poměr těchto jednotek, pamatujte: 1 karát odpovídá 200 miligramům, v jednom zrnu je 50 miligramů, to znamená, že 1 karát se rovná čtyřem zrnům. Přesnost měření drahokamů je až na dvě desetinná místa.
Pojďme do laboratoře
Jak měřit hustotu bagrování. kameny v laboratoři? K tomu se nejlépe hodí hydrostatická metoda. Jeho princip navrhl řecký vědec Archimedes před mnoha staletími. Podstata principu známého ze školního kurzu fyziky je následující: těleso ponořené do kapalinyje z něj vytlačena silou, která se rovná váze kapaliny vytlačené tímto tělesem.
Zjednodušeně řečeno, zavěsíte-li kámen a spustíte jej do vody, jeho hmotnost se oproti původnímu sníží o tolik, kolik váží objem vody, kterou vytlačí. Je jasné, že tento objem se bude rovnat objemu vlastního kamene.
Postupným vážením kamenů ve vzduchu a poté ve vodě můžeme získat všechna data, která potřebujeme pro výpočet.
Všechno – do přírody
Nyní přejdeme k materiálům z přírodního kamene. Jak víte, existuje několik typů. Z praktického hlediska je každé plemeno obvykle klasifikováno do jedné ze dvou skupin - silné nebo málo silné.
Materiály první skupiny mají vysoký index tvrdosti a nejčastěji je struktura střední nebo hrubozrnná. V tzv. nezvětralém stavu mají malou nasákavost. U ostatních (nízkosilových) plemen, jak již z názvu vyplývá, je síla mnohem nižší. Mají také mnohem vyšší stupeň absorpce vody.
Při rozpoznávání typů hornin je někdy nutné určit jejich tvrdost. V terénu je nejpohodlnější to udělat pomocí tzv. relativní Mohsova stupnice a další improvizované prostředky. Takovými improvizovanými prostředky mohou být stylus, mince, kus skla, pilník, ocelová jehla nebo nůž, obyčejná nebo diamantová řezačka skla. Průměrná hustota kamene je také důležitá pro určení jeho horniny. Stanovením této hodnoty je možné identifikovatplemeno podle speciálních tabulek.
Vypočítejte hustotu přírodních kamenů
Jak vypočítat průměrnou hustotu vzorku kamene? Vybavením potřebným k tomu je váha se sadou závaží a dovedností pro měření objemu nepravidelně tvarovaného vzorku.
Nejjednodušeji to uděláte pomocí odměrného odměrného válce o objemu asi půl litru. Do takového válce se nalije 200-300 ml vody a položí se kousek studovaného kamenného materiálu.
Celkový objem vzorků umístěných ve vodě se pozná podle množství vody, kterou vytlačí. Poté vydělením jejich hmotnosti vypočteným objemem získáme průměrnou hustotu materiálu.
Co je důležité zvážit?
Je třeba poznamenat, že tato metoda je vhodná pouze pro husté horniny s nízkou nasákavostí (ne více než 2 %). Pokud je tato charakteristika vyšší (do 5 %), musí se suchý vzorek, který byl předtím zvážen, nejprve umístit do vodného média, aby se nasytil. Potom se výše uvedenou metodou určí průměrná hustota. Nasycení je považováno za úplné, pokud hmotnost přestane růst během absorpce vody.
Pórovité kameny (nejčastěji vápence nebo tufy) mají nízkou pevnost. Snadno se zpracovávají - obyčejnou pilkou na železo vyřízněte vzorek požadovaného tvaru (například krychle) a změřením hran vypočítejte jeho objem.
DIY
Při absenci dostatečného objemu odměrného válce na poli lze množství vytlačené vody určit následovnězpůsob. V jakékoli válcové kovové nádobě se těsně pod vrškem prorazí do stěny obyčejným hřebíkem otvor, do kterého se vloží trubka, kterou lze vyrobit i samostatně válcováním libovolné fólie. Upevněte jej do stěny válce pomocí plastelíny nebo jiného podobného materiálu.
Dostanete tak měřič cestovního objemu. Pokud se tato jednotka používá neustále, má smysl připájet ocelovou nebo mosaznou trubku.
Kameny vyrobené člověkem
Vše napsané výše se vztahuje k přírodním kamenům. A teď je čas mluvit o umělých. Mohou být nástěnné, silniční a boční. To by mělo zahrnovat také betonové střešní tašky a dlažební desky, stejně jako všechny druhy slepých ploch, schodišťové stupně a komínové prvky.
Při výrobě téměř všech uvedených kamenů v Rusku i v zahraničí se používají přísné technické normy. Regulují všechny hlavní charakteristiky - kvalitu surovin, velikost a tvar průřezu, fyzikální a mechanické ukazatele (včetně hustoty betonových kamenů).
Tyto požadavky závisí na očekávaných provozních podmínkách a dostupném materiálu.
Co mohou být umělé kameny?
Beton, ze kterého jsou kameny vyrobeny, může být těžký nebo lehký. Umělé kameny z něj vyrobené jsou plné nebo duté. Normativní charakteristika průměrné objemové hmotnosti pro duté kameny by neměla překročit 1 650 kg / m³, např.plné - 2 200 kg/m³.
Stěnové kameny z hlediska střední hustoty (a navíc tepelné vodivosti) jsou považovány za účinné (hustota do 1 400 kg / m³), podmíněně účinné (1 400-1 650 kg / m³) a těžké (nad 1 650 kg/m³). Většina z nich se nyní vyrábí z lehkého betonu nízké hustoty (až 1 800 kg/m³).
Těžký beton (včetně písku) s vysokým otěrem a nízkou nasákavostí se používá při výrobě bočních nebo silničních kamenů a také dlažebních desek, protože jejich provozní podmínky jsou přísnější než u stěnových.
Umělé kameny se také liší v kamenivu, což může být křemenný písek (považovaný za jemné kamenivo) nebo silné kameny (velké kamenivo). Například hustota drceného kamene z přírodního kamene se může lišit v závislosti na frakci - stupni broušení. Složení kameniva má také významný vliv na hustotu umělého kamene.
