Všetky minerály (a kamene sú minerály) majú dve dôležité vlastnosti – hmotnosť a hustotu. Okrem toho je hustota kameňa dôležitá v čisto praktickom zmysle - na výpočet zásoby nerastného ložiska.
Čo je táto funkcia?
Pre akúkoľvek látku sa hustota chápe ako hmotnosť delená jednotkou objemu. Keďže kamene (t. j. minerály) majú heterogénne zloženie a obsahujú prvky rôznych atómových hmotností, fyzikálne charakteristiky ich hustoty sa môžu výrazne líšiť. Hustota kameňov tiež závisí nielen od závažnosti prvkov, ktoré ich tvoria, ale aj od toho, ako pevne sú elementárne častice „zabalené“vo svojej vnútornej štruktúre.
Mineralógia sa zaoberá štúdiom hustoty minerálov. Hustota kameňa sa vypočíta vydelením hmotnosti vzorky minerálu na jednotku objemu hmotnosťou vody rovnakého objemu pri teplote 4 ⁰С. Napríklad hmotnosť vzorky je 200 gramov. Voda v rovnakom objeme 40 gramov. V tomto prípade bude hustota tohto kameňa rovná 5.
Hustota kameňov sa meria v kilogramoch na meter kubický respgramov na kubický centimeter.
Ako zistiť hustotu kameňa?
Ako sa určuje hustota kameňa? Postup je úplne jednoduchý – vzorku najprv odvážime na vzduchu, potom vo vode. Podľa Archimedovho zákona výsledný rozdiel zodpovedá hmotnosti vody, ktorú vzorka vytlačí. Hustota sa vypočíta vydelením hmotnosti vzorky vo vzduchu týmto rozdielom.
V závislosti od hustoty môžu byť minerály ľahké, stredné, ťažké a veľmi ťažké. Napríklad hustota žulového kameňa je 2 600 kg/m³. Na porovnanie: hustota pľúc nepresahuje 2,5 g / cm³, stredná - pohybuje sa od 2,5 do 4 g / cm³, ťažká - od 4 do 8 g / cm³. Minerály s hustotou nad 8 g/cm³ sú veľmi ťažké kamene.
Hustota drahokamu
Okrem hustoty a ďalšej charakteristiky - tvrdosti majú drahokamy alebo drahé kamene aj takú dôležitú zložku, ako je hmotnosť, meraná v gramoch alebo karátoch (pri perlách - v zrnách).
Aby ste pochopili pomer týchto jednotiek, zapamätajte si: 1 karát zodpovedá 200 miligramom, v jednom zrnku 50 miligramom, čiže 1 karát sa rovná štyrom zrnám. Presnosť merania drahokamov je až na dve desatinné miesta.
Poďme do laboratória
Ako merať hustotu bagrovania. kamene v laboratóriu? Na to je najvhodnejšia hydrostatická metóda. Jeho princíp navrhol grécky vedec Archimedes pred mnohými storočiami. Podstata princípu známeho zo školského kurzu fyziky je nasledovná: teleso ponorené do kvapalinyje z neho vytlačená silou, ktorá sa rovná hmotnosti kvapaliny vytlačenej týmto telesom.
Zjednodušene povedané, ak kameň zavesíte a spustíte do vody, jeho hmotnosť sa v porovnaní s pôvodným zníži o toľko, koľko váži objem vody, ktorú vytlačí. Je jasné, že tento objem sa bude rovnať objemu vlastného kameňa.
Postupným vážením kameňov vo vzduchu a potom vo vode teda môžeme získať všetky údaje, ktoré potrebujeme na výpočet.
Všetko – do prírody
Prejdime teraz k materiálom z prírodného kameňa. Ako viete, existuje niekoľko typov. Z praktického hľadiska sa každé plemeno zvyčajne pripisuje jednej z dvoch skupín - silné alebo nízkosilové.
Materiály prvej skupiny majú vysoký index tvrdosti a najčastejšie majú strednú alebo hrubozrnnú štruktúru. V takzvanom nezvetranom stave majú malú absorpciu vody. U iných (nízkosilových) plemien, ako už názov napovedá, je sila oveľa nižšia. Majú tiež oveľa vyšší stupeň absorpcie vody.
Niekedy, keď rozpoznávame typy hornín, je potrebné určiť ich tvrdosť. V teréne je najvhodnejšie to urobiť pomocou tzv. relatívna Mohsova stupnica a dodatočné improvizované prostriedky. Takýmito improvizovanými prostriedkami môže byť stylus, minca, kúsok skla, pilník, oceľová ihla alebo nôž, obyčajný alebo diamantový rezač skla. Priemerná hustota kameňa je tiež dôležitá pri určovaní jeho horniny. Stanovením tejto hodnoty je možné identifikovaťplemeno podľa špeciálnych tabuliek.
Vypočítajte hustotu prírodných kameňov
Ako vypočítať priemernú hustotu vzorky kameňa? Vybavením potrebným na to je váha so sadou závaží a zručnosťami na meranie objemu vzorky nepravidelného tvaru.
Najjednoduchšie to dosiahnete pomocou odmerného valca s objemom asi pol litra. Do takého valca sa naleje 200-300 ml vody a umiestni sa kúsok študovaného kamenného materiálu.
Celkový objem vzoriek umiestnených vo vode sa rozpozná podľa množstva vody, ktorú vytlačili. Potom vydelením ich hmotnosti vypočítaným objemom získame priemernú hustotu materiálu.
Čo je dôležité zvážiť?
Treba poznamenať, že táto metóda je vhodná len pre husté horniny s nízkou absorpciou vody (nie viac ako 2%). Ak je táto charakteristika vyššia (do 5 %), suchá vzorka, ktorá bola predtým odvážená, sa musí najskôr umiestniť do vodného média na nasýtenie. Potom sa priemerná hustota určí vyššie uvedenou metódou. Nasýtenie sa považuje za úplné, ak hmotnosť prestane rásť počas absorpcie vody.
Pórovité kamene (najčastejšie vápence alebo tufy) majú nízku pevnosť. Ľahko sa opracujú - obyčajnou pílkou na železo vyrežte vzorku požadovaného tvaru (napríklad kocku) a vypočítajte jej objem meraním hrán.
DIY
V prípade absencie dostatočného objemu odmerného valca v teréne je možné množstvo vytlačenej vody určiť nasledujúcim spôsobomspôsobom. V akejkoľvek valcovej kovovej nádobe, tesne pod vrchom, je do steny vyrazený otvor obyčajným klincom, potom je tam vložená rúrka, ktorú je možné vyrobiť aj samostatne valcovaním akéhokoľvek filmu. Upevnite ho na stenu valca plastelínou alebo iným podobným materiálom.
Získate teda merač cestovného objemu. Ak sa táto jednotka neustále používa, má zmysel spájkovať oceľovú alebo mosadznú rúrku.
Kamene vyrobené človekom
Všetko napísané vyššie sa vzťahuje na prírodné kamene. A teraz je čas hovoriť o umelých. Môžu byť stenové, cestné a bočné. To by malo zahŕňať aj betónové strešné tašky a dlažobné dosky, ako aj všetky druhy slepých plôch, schodiskových stupňov a komínových prvkov.
Pri výrobe takmer všetkých uvedených kameňov v Rusku aj v zahraničí sa používajú prísne technické normy. Regulujú všetky hlavné charakteristiky - kvalitu surovín, veľkosť a tvar sekcie, fyzikálne a mechanické ukazovatele (vrátane hustoty betónových kameňov).
Tieto požiadavky závisia od očakávaných prevádzkových podmienok a dostupného materiálu.
Čo môžu byť umelé kamene?
Betón, z ktorého sú kamene vyrobené, môže byť ťažký alebo ľahký. Umelé kamene z neho vyrobené sú plné alebo duté. Normatívna charakteristika priemernej objemovej hmotnosti pre duté kamene by nemala presiahnuť 1 650 kg / m³, napr.plná - 2 200 kg/m³.
Nástenné kamene z hľadiska strednej hustoty (a navyše tepelnej vodivosti) sa považujú za účinné (hustota do 1 400 kg / m³), podmienečne účinné (1 400 - 1 650 kg / m³) a ťažké (nad 1 650 kg/m³). Väčšina z nich sa teraz vyrába z ľahkého betónu nízkej hustoty (do 1 800 kg/m³).
Ťažký betón (vrátane piesku) s vysokou abráziou a nízkou nasiakavosťou sa používa na výrobu bočných alebo cestných kameňov, ako aj dlažobných dosiek, pretože ich prevádzkové podmienky sú náročnejšie ako pri stenových.
Umelé kamene sa líšia aj kamenivom, ktorým môže byť kremenný piesok (považovaný za jemné kamenivo) alebo silné kamene (veľké kamenivo). Napríklad hustota drveného kameňa z prírodného kameňa sa môže líšiť v závislosti od frakcie - stupňa mletia. Na hustotu umelého kameňa má výrazný vplyv aj zloženie kameniva.
