Alle Mineralien (und Steine beziehen sich speziell auf Mineralien) haben zwei wichtige Eigenschaften - Masse und Dichte. Darüber hinaus ist die Dichte des Steins rein praktisch wichtig - um den Bestand einer Minerallagerstätte zu berechnen.
Was ist das für eine Eigenschaft?
Dichte bedeutet für jede Substanz Masse geteilt durch Volumeneinheit. Da Steine (d. H. Mineralien) eine heterogene Zusammensetzung haben und Elemente unterschiedlicher Atommassen enthalten, können die physikalischen Eigenschaften ihrer Dichte erheblich variieren. Die Dichte der Steine hängt nicht nur von der Schwere der Elemente ab, aus denen sie bestehen, sondern auch davon, wie eng Elementarteilchen in ihrer inneren Struktur "dicht gepackt" sind.
Die Untersuchung der Dichte von Mineralien befasst sich mit Mineralogie. Die Dichte des Steins wird berechnet, indem die Masse der Mineralprobe in einer Volumeneinheit durch die Wassermasse des gleichen Volumens bei einer Temperatur von 4 ° C geteilt wird. Zum Beispiel beträgt das Gewicht der Probe 200 Gramm. Wasser im gleichen Volumen von 40 Gramm. In diesem Fall beträgt die Dichte dieses Steins 5.
Die Dichte der Steine wird in Kilogramm pro Kubikmeter oder Gramm pro Zentimeter Kubik gemessen.
Wie finde ich die Dichte des Steins?
Wie wird die Dichte des Steins bestimmt? Das Verfahren ist recht einfach: Wiegen Sie die Probe zuerst an der Luft und dann in Wasser. Nach dem Gesetz von Archimedes entspricht die erhaltene Differenz der Wassermasse, die die Probe verdrängt. Die Dichte wird berechnet, indem die Masse der Probe in Luft durch eine gegebene Differenz geteilt wird.
Mineralien können je nach Dichte leicht, mittel, schwer und sehr schwer sein. Beispielsweise beträgt die Dichte von Granitstein 2 600 kg / m³. Als Referenz: Die Dichte der Lunge überschreitet 2, 5 g / cm³ nicht, mittel - reicht von 2, 5 bis 4 g / cm³, schwer - von 4 bis 8 g / cm³. Mineralien mit einer Dichte von mehr als 8 g / cm³ gehören zu sehr schweren Steinen.
Edelsteindichte
Neben der Dichte und einem weiteren Merkmal - der Härte - haben Edelsteinmineralien oder Edelsteine auch einen so wichtigen Bestandteil wie die Masse, gemessen in Gramm oder Karat (in Perlen - in Körnern).
Um das Verhältnis dieser Einheiten zu verdeutlichen, denken Sie daran: 1 Karat entspricht 200 Milligramm, 50 Milligramm auf einer Seite, dh 1 Karat entspricht vier Körnern. Edelsteinmessgenauigkeit - bis zu zwei Dezimalstellen.
Lass uns ins Labor gehen
So messen Sie die Widerstandsdichte. Steine im Labor? Hierfür eignet sich am besten die hydrostatische Methode. Sein Prinzip wurde vor vielen Jahrhunderten vom griechischen Wissenschaftler Archimedes vorgeschlagen. Das Prinzip des aus dem Schulkurs in Physik bekannten Prinzips ist wie folgt: Ein in eine Flüssigkeit eingetauchter Körper wird mit Gewalt herausgedrückt, was dem Gewicht der vom gegebenen Körper verdrängten Flüssigkeit entspricht.
Einfach ausgedrückt, wenn Sie einen Stein aufhängen und ins Wasser senken, verringert sich sein Gewicht im Vergleich zum Original um so viel wie das von ihm verdrängte Wasservolumen. Es ist klar, dass dieses Volumen dem eigenen Volumen des Steins entspricht.
Indem wir die Steine nacheinander in der Luft und dann im Wasser wiegen, können wir alle Daten erhalten, die wir zur Berechnung benötigen.
Alles ist in der Natur!
Wenden wir uns nun Natursteinmaterialien zu. Wie Sie wissen, gibt es verschiedene Arten von ihnen. Aus praktischer Sicht ist es üblich, jede Rasse einer von zwei Gruppen zuzuordnen - stark oder schwach stark.
Die Materialien der ersten Gruppe haben einen hohen Härteindex und meistens ist die Struktur mittel oder grobkörnig. Im sogenannten witterungsfreien Zustand haben sie wenig Wasseraufnahme. In anderen (niedrigfesten) Gesteinen ist die Festigkeit, wie der Name schon sagt, deutlich geringer. Sie haben auch einen viel höheren Grad an Wasseraufnahme.
Manchmal ist es beim Erkennen der Gesteinsarten eines Steins erforderlich, seine Härte zu bestimmen. Im Feld ist es am bequemsten, dies mit dem sogenannten zu tun. Mohs relative Skala und zusätzliche Werkzeuge verfügbar. Solche improvisierten Werkzeuge können ein Stift, eine Münze, ein Stück Glas, eine Feile, eine Stahlnadel oder ein Messer, ein gewöhnlicher oder Diamantglasschneider sein. Die durchschnittliche Dichte eines Steins ist auch wichtig für die Bestimmung seiner Rasse. Nachdem man diesen Wert bestimmt hat, kann man die Rasse anhand spezieller Tabellen identifizieren.
Wir berechnen die Dichte von Natursteinen
Wie berechnet man die durchschnittliche Dichte des Probensteins? Die dafür erforderliche Ausrüstung ist eine Waage mit einer Reihe von Gewichten und Fähigkeiten, um das Volumen einer Probe mit unregelmäßiger Form zu messen.
Der einfachste Weg, dies zu tun, besteht darin, einen Messzylinder mit einem Volumen von etwa einem halben Liter zu haben. In einen solchen Zylinder werden 200-300 ml Wasser gegossen und ein Stück des untersuchten Steinmaterials gegeben.
Das Gesamtvolumen der in Wasser eingelegten Proben wird an der von ihnen verdrängten Wassermenge erkannt. Dann wird durch Teilen ihrer Masse durch das berechnete Volumen die durchschnittliche Dichte des Materials erhalten.
Was ist wichtig zu beachten?
Es ist zu beachten, dass diese Methode nur für dichtes Gestein mit unbedeutender Wasseraufnahme (nicht mehr als 2%) geeignet ist. Wenn diese Eigenschaft höher ist (bis zu 5%), muss eine trockene Probe nach dem Wiegen zuerst zur Sättigung in ein wässriges Medium gegeben werden. Dann wird die durchschnittliche Dichte durch das obige Verfahren bestimmt. Die Sättigung gilt als vollständig, wenn das Gewicht während der Wasseraufnahme nicht mehr wächst.
Poröse Steine (meistens Kalksteine oder Tuffe) sind von geringer Festigkeit. Sie sind einfach zu verarbeiten - schneiden Sie mit einer herkömmlichen Bügelsäge eine Probe der gewünschten Form (z. B. einen Würfel) aus und berechnen Sie ihr Volumen durch Messen der Flächen.
Mach es selbst
Wenn im Messzylinder vor Ort kein ausreichendes Volumen vorhanden ist, kann die verdrängte Wassermenge wie folgt bestimmt werden. In jedes Metallgefäß mit zylindrischer Form, direkt unter der Oberseite, wird ein Loch in die Wand mit einem gewöhnlichen Nagel gestanzt, dann wird dort ein Rohr eingeführt, das auch unabhängig durch Falten eines beliebigen Films hergestellt werden kann. Befestigen Sie es mit Plastilin oder einem ähnlichen Material in der Zylinderwand.
Somit wird ein Feldvolumenmesser erhalten. Wenn dieses Gerät ständig verwendet wird, ist es sinnvoll, ein Rohr aus Stahl oder Messing zu löten.
Von Menschenhand gefertigte Steine
Alles, was oben geschrieben wurde, bezog sich auf Natursteine. Und jetzt ist es Zeit, über künstliche zu sprechen. Sie können Wand, Straße und Seite sein. Dazu gehören auch Betondachziegel und Pflastersteine sowie alle Arten von Jalousien, Treppenstufen und Schornsteinelementen.
Bei der Herstellung fast aller dieser Steine im In- und Ausland werden strenge technische Standards angewendet. Sie bestimmen alle grundlegenden Eigenschaften - die Qualität der Ausgangsmaterialien, die Größe und Form des Querschnitts, die physikalischen und mechanischen Eigenschaften (einschließlich der Dichte der Betonsteine).
Diese Anforderungen hängen von den vorgesehenen Betriebsbedingungen und dem verfügbaren Material ab.
