Всички минерали (а камъните са минерали) имат две важни характеристики - маса и плътност. Освен това плътността на камъка е важна в чисто практически смисъл - за изчисляване на резерва на минерално находище.
Каква е тази функция?
За всяко вещество, плътността се разбира като маса, разделена на единица обем. Тъй като камъните (тоест минералите) имат хетерогенен състав и включват елементи с различни атомни маси, физическата характеристика на тяхната плътност може да варира значително. Също така, плътността на камъните зависи не само от тежестта на елементите, които ги изграждат, но и от това колко плътно елементарните частици са "опаковани" във вътрешната им структура.
Минералогията се занимава с изучаване на плътността на минералите. Плътността на камъка се изчислява, като масата на пробата минерал на единица обем се раздели на масата на водата със същия обем при температура 4 ⁰С. Например теглото на пробата е 200 грама. Вода в същия обем от 40 грама. В този случай плътността на този камък ще бъде равна на 5.
Плътността на камъните се измерва в килограми на кубичен метър илиграма на кубичен сантиметър.
Как да намеря плътността на камък?
Как се определя плътността на камък? Процедурата е доста проста – претегляме пробата първо във въздух, след това във вода. Според закона на Архимед, получената разлика съответства на масата на водата, която пробата измества. Плътността се изчислява, като масата на пробата във въздуха се раздели на тази разлика.
В зависимост от плътността минералите могат да бъдат леки, средни, тежки и много тежки. Например, плътността на гранитния камък е 2600 kg/m³. За справка: плътността на белите дробове не надвишава 2,5 g / cm³, средна - варира от 2,5 до 4 g / cm³, тежка - от 4 до 8 g / cm³. Минералите с плътност над 8 g/cm³ са много тежки камъни.
Плътност на скъпоценните камъни
В допълнение към плътността и друга характеристика - твърдостта, скъпоценните минерали или скъпоценните камъни имат и такъв важен компонент като масата, измерена в грамове или карати (за перлите - в зърна).
За да разберете съотношението на тези единици, запомнете: 1 карат съответства на 200 милиграма, в едно зърно има 50 милиграма, тоест 1 карат е равен на четири зърна. Точността на измерване на скъпоценни камъни е до два знака след десетичната запетая.
Да отидем в лабораторията
Как да измерим плътността на драгата. камъни в лабораторията? Хидростатичният метод е най-подходящ за това. Принципът му е предложен от гръцкия учен Архимед преди много векове. Същността на принципа, познат от училищния курс по физика, е както следва: тяло, потопено в течностсе изтласква от него със сила, равна на теглото на течността, изместена от това тяло.
Просто казано, ако окачите камък и го спуснете във вода, тогава теглото му ще намалее в сравнение с оригиналния с толкова, колкото тежи обемът на изместената от него вода. Ясно е, че този обем ще бъде равен на собствения обем на камъка.
По този начин, чрез последователно претегляне на камъните във въздуха и след това във водата, можем да получим всички данни, необходими за изчислението.
Всичко - към природата
Сега нека се обърнем към естествените каменни материали. Както знаете, има няколко вида. От практическа гледна точка, всяка порода обикновено се класифицира в една от двете групи - силни или с ниска сила.
Материалите от първата група имат висок индекс на твърдост и най-често структурата е средно или едрозърнеста. В така нареченото състояние без атмосферни влияния, те имат малко водопоглъщане. При други (нискосилни) породи, както подсказва името, силата е много по-ниска. Те също така имат много по-висока степен на абсорбция на вода.
Понякога, когато се разпознават видовете скали, се изисква да се определи неговата твърдост. На терен най-удобно е да направите това с помощта на т.нар. относителна скала на Моос и допълнителни импровизирани средства. Такива импровизирани средства могат да бъдат стилус, монета, парче стъкло, пила, стоманена игла или нож, обикновен или диамантен стъклорез. Средната плътност на камъка също е важна при определянето на неговата скала. Чрез определяне на тази стойност е възможно да се идентифицирапорода, като се позовавате на специални таблици.
Изчислете плътността на естествените камъни
Как да изчислим средната плътност на проба камък? Необходимото оборудване за това е везна с набор от тежести и умения за измерване на обема на проба с неправилна форма.
Най-лесният начин да направите това е с градуиран градуиран цилиндър с обем около половин литър. В такъв цилиндър се налива 200-300 мл вода и се поставя парче от изследвания каменен материал.
Общият обем на пробите, поставени във вода, се разпознава по количеството вода, изместена от тях. След това, като се раздели тяхната маса на изчисления обем, се получава средната плътност на материала.
Какво е важно да вземете предвид?
Трябва да се отбележи, че този метод е подходящ само за плътни скали с ниско водопоглъщане (не повече от 2%). Ако тази характеристика е по-висока (до 5%), суха проба, която е била предварително претеглена, трябва първо да се постави във водна среда за насищане. Тогава средната плътност се определя по горния метод. Насищането се счита за пълно, ако теглото спре да расте по време на усвояването на вода.
Порестите камъни (най-често варовици или туфи) имат ниска якост. Те са лесни за обработка - изрежете образец с желаната форма (например куб) с обикновена ножовка и изчислете обема му, като измерите ръбовете.
Направи си сам
При липса на достатъчен обем на измервателен цилиндър в полето, количеството на изместената вода може да се определи по следния начинначин. Във всеки цилиндричен метален съд, точно под горната част, се пробива дупка в стената с обикновен пирон, след което в нея се вкарва тръба, която също може да бъде направена самостоятелно чрез навиване на всеки филм. Фиксирайте го в стената на цилиндъра с пластилин или друг подобен материал.
По този начин получавате измервател на обема на пътуването. Ако това устройство се използва постоянно, има смисъл да запоявате стоманена или месингова тръба.
Изработени от човека камъни
Всичко написано по-горе се отнася за естествени камъни. И сега е време да поговорим за изкуствените. Те могат да бъдат стенни, пътни и странични. Това трябва да включва също бетонни керемиди и тротоарни плочи, както и всички видове щори, стълбищни стъпала и елементи на комина.
При производството на почти всички изброени камъни както в Русия, така и в чужбина се използват строги технически стандарти. Те регулират всички основни характеристики - качеството на суровините, размера и формата на секцията, физико-механичните показатели (включително плътността на бетонните камъни).
Тези изисквания зависят от очакваните работни условия и наличния материал.
Какво могат да бъдат изкуствените камъни?
Бетонът, от който са направени камъните, може да бъде както тежък, така и лек. Изкуствените камъни, направени от него, се правят плътни или кухи. Нормативната характеристика на средната насипна плътност за кухи камъни не трябва да надвишава 1650 kg / m³, запълен - 2200 kg/m³.
Стенните камъни по отношение на средна плътност (и в допълнение, топлопроводимост) се считат за ефективни (плътност до 1400 kg / m³), условно ефективни (1400-1650 kg / m³) и тежки (по-горе 1650 кг/м³). Повечето от тях сега се произвеждат от лек бетон с ниска плътност (до 1800 kg/m³).
Тежък бетон (включително пясък) с висока абразия и ниска водопоглъщаемост се използва при производството на странични или пътни камъни, както и тротоарни плочи, тъй като условията им на работа са по-тежки от тези на стенните.
Изкуствените камъни също се различават по инертния материал, който може да бъде кварцов пясък (считан за фин агрегат) или здрави скали (едър агрегат). Например, плътността на натрошен камък от естествен камък може да бъде различна в зависимост от фракцията - степента на смилане. Съставът на инертния материал също оказва значително влияние върху плътността на изкуствения камък.
