Πώς προσδιορίζεται η πυκνότητα μιας πέτρας;

2024 Συγγραφέας: Henry Conors | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-02-12 05:55

Όλα τα ορυκτά (και οι πέτρες είναι ορυκτά) έχουν δύο σημαντικά χαρακτηριστικά - τη μάζα και την πυκνότητα. Επιπλέον, η πυκνότητα της πέτρας είναι σημαντική από μια καθαρά πρακτική έννοια - για τον υπολογισμό του αποθέματος ενός ορυκτού κοιτάσματος.

Τι είναι αυτή η δυνατότητα;

Για οποιαδήποτε ουσία, η πυκνότητα νοείται ως η μάζα διαιρούμενη με τον όγκο μονάδας. Δεδομένου ότι οι πέτρες (δηλαδή τα ορυκτά) έχουν ετερογενή σύνθεση και περιλαμβάνουν στοιχεία διαφορετικών ατομικών μαζών, το φυσικό χαρακτηριστικό της πυκνότητάς τους μπορεί να ποικίλλει σημαντικά. Επίσης, η πυκνότητα των λίθων δεν εξαρτάται μόνο από τη σοβαρότητα των στοιχείων που τις απαρτίζουν, αλλά και από το πόσο σφιχτά «πακετάρονται» τα στοιχειώδη σωματίδια στην εσωτερική τους δομή.

Η Ορυκτολογία ασχολείται με τη μελέτη της πυκνότητας των ορυκτών. Η πυκνότητα μιας πέτρας υπολογίζεται διαιρώντας τη μάζα ενός δείγματος ορυκτού ανά μονάδα όγκου με τη μάζα του νερού του ίδιου όγκου σε θερμοκρασία 4 ⁰С. Για παράδειγμα, το βάρος του δείγματος είναι 200 γραμμάρια. Νερό στον ίδιο όγκο 40 γραμμαρίων. Σε αυτήν την περίπτωση, η πυκνότητα αυτής της πέτρας θα είναι ίση με 5.

Η πυκνότητα των λίθων μετριέται σε κιλά ανά κυβικό μέτρο ήγραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό.

Πώς να βρείτε την πυκνότητα μιας πέτρας;

Πώς προσδιορίζεται η πυκνότητα μιας πέτρας; Η διαδικασία είναι αρκετά απλή - ζυγίζουμε το δείγμα πρώτα στον αέρα και μετά στο νερό. Σύμφωνα με το νόμο του Αρχιμήδη, η διαφορά που προκύπτει αντιστοιχεί στη μάζα του νερού που εκτοπίζει το δείγμα. Η πυκνότητα υπολογίζεται διαιρώντας τη μάζα του δείγματος στον αέρα με αυτή τη διαφορά.

Ανάλογα με την πυκνότητα, τα ορυκτά μπορεί να είναι ελαφριά, μεσαία, βαριά και πολύ βαριά. Για παράδειγμα, η πυκνότητα της πέτρας γρανίτη είναι 2.600 kg/m³. Για αναφορά: η πυκνότητα των πνευμόνων δεν υπερβαίνει τα 2,5 g / cm³, μεσαία - κυμαίνεται από 2,5 έως 4 g / cm³, βαριά - από 4 έως 8 g / cm³. Τα ορυκτά με πυκνότητα πάνω από 8 g/cm³ είναι πολύ βαριές πέτρες.

Πυκνότητα πολύτιμων λίθων

Εκτός από την πυκνότητα και ένα άλλο χαρακτηριστικό - τη σκληρότητα, τα πολύτιμα ορυκτά ή οι πολύτιμοι λίθοι έχουν επίσης ένα τόσο σημαντικό συστατικό όπως η μάζα, μετρημένη σε γραμμάρια ή καράτια (για τα μαργαριτάρια - σε κόκκους).

Για να κατανοήσετε την αναλογία αυτών των μονάδων, θυμηθείτε: 1 καράτι αντιστοιχεί σε 200 χιλιοστόγραμμα, σε έναν κόκκο υπάρχουν 50 χιλιοστόγραμμα, δηλαδή 1 καράτι ισούται με τέσσερις κόκκους. Η ακρίβεια μέτρησης πολύτιμων λίθων είναι έως δύο δεκαδικά ψηφία.

Πάμε στο εργαστήριο

Πώς να μετρήσετε την πυκνότητα της βυθοκόρησης. πέτρες στο εργαστήριο; Η υδροστατική μέθοδος είναι η καταλληλότερη για αυτό. Η αρχή του προτάθηκε από τον Έλληνα επιστήμονα Αρχιμήδη πριν από πολλούς αιώνες. Η ουσία της αρχής που είναι γνωστή από το μάθημα της σχολικής φυσικής είναι η εξής: ένα σώμα βυθισμένο σε ένα υγρόωθείται έξω από αυτό με μια δύναμη ίση με το βάρος του υγρού που εκτοπίζεται από αυτό το σώμα.

Για να το θέσουμε απλά, αν κρεμάσετε μια πέτρα και την κατεβάσετε σε νερό, τότε το βάρος της θα μειωθεί σε σύγκριση με την αρχική κατά όσο ζυγίζει ο όγκος του νερού που εκτοπίζεται από αυτήν. Είναι σαφές ότι αυτός ο όγκος θα είναι ίσος με τον όγκο της ίδιας της πέτρας.

Έτσι, ζυγίζοντας διαδοχικά τις πέτρες στον αέρα και μετά στο νερό, μπορούμε να πάρουμε όλα τα δεδομένα που χρειαζόμαστε για τον υπολογισμό.

Τα πάντα - στη φύση

Τώρα ας στραφούμε στα υλικά από φυσική πέτρα. Όπως γνωρίζετε, υπάρχουν διάφοροι τύποι. Από πρακτική άποψη, οποιαδήποτε φυλή ταξινομείται συνήθως σε μία από τις δύο ομάδες - ισχυρή ή χαμηλής αντοχής.

Τα υλικά της πρώτης ομάδας έχουν υψηλό δείκτη σκληρότητας και, τις περισσότερες φορές, η δομή είναι μέτρια ή χονδρόκοκκη. Στη λεγόμενη μη καιρική κατάσταση, έχουν μικρή απορρόφηση νερού. Σε άλλες (χαμηλής αντοχής) φυλές, όπως υποδηλώνει το όνομα, η αντοχή είναι πολύ μικρότερη. Έχουν επίσης πολύ υψηλότερο βαθμό απορρόφησης νερού.

Μερικές φορές, κατά την αναγνώριση τύπων πετρωμάτων, απαιτείται να προσδιοριστεί η σκληρότητά του. Στο πεδίο, είναι πιο βολικό να το κάνετε αυτό με τη βοήθεια του λεγόμενου. σχετική κλίμακα Mohs και πρόσθετα αυτοσχέδια μέσα. Τέτοια αυτοσχέδια μέσα μπορεί να είναι μια γραφίδα, ένα νόμισμα, ένα κομμάτι γυαλιού, μια λίμα, μια ατσάλινη βελόνα ή ένα μαχαίρι, ένας συνηθισμένος ή ένας κόφτης γυαλιού με διαμάντια. Η μέση πυκνότητα μιας πέτρας είναι επίσης σημαντική για τον προσδιορισμό του βράχου της. Με τον προσδιορισμό αυτής της τιμής, είναι δυνατό να προσδιοριστείαναπαράγονται με αναφορά σε ειδικούς πίνακες.

Υπολογισμός της πυκνότητας των φυσικών λίθων

Πώς να υπολογίσετε τη μέση πυκνότητα ενός δείγματος λίθου; Ο εξοπλισμός που απαιτείται για αυτό είναι μια ζυγαριά με ένα σύνολο βαρών και τις δεξιότητες για τη μέτρηση του όγκου ενός δείγματος ακανόνιστου σχήματος.

Ο ευκολότερος τρόπος για να το κάνετε αυτό είναι με έναν βαθμονομημένο κύλινδρο με όγκο περίπου μισό λίτρο. Σε έναν τέτοιο κύλινδρο χύνονται 200-300 ml νερού και τοποθετείται ένα κομμάτι από το μελετημένο πέτρινο υλικό.

Ο συνολικός όγκος των δειγμάτων που τοποθετούνται στο νερό αναγνωρίζεται από την ποσότητα νερού που εκτοπίζεται από αυτά. Στη συνέχεια, διαιρώντας τη μάζα τους με τον υπολογιζόμενο όγκο, προκύπτει η μέση πυκνότητα του υλικού.

Τι είναι σημαντικό να λάβετε υπόψη;

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη μόνο για πυκνά πετρώματα με χαμηλή απορρόφηση νερού (όχι μεγαλύτερη από 2%). Εάν αυτό το χαρακτηριστικό είναι υψηλότερο (έως 5%), ένα ξηρό δείγμα, αφού έχει προηγουμένως ζυγιστεί, πρέπει πρώτα να τοποθετηθεί σε υδατικό μέσο για κορεσμό. Στη συνέχεια προσδιορίζεται η μέση πυκνότητα με την παραπάνω μέθοδο. Ο κορεσμός θεωρείται πλήρης εάν το βάρος σταματήσει να αυξάνεται κατά την απορρόφηση του νερού.

Οι πορώδεις πέτρες (συνήθως ασβεστόλιθοι ή τούφες) έχουν χαμηλή αντοχή. Είναι εύκολο να επεξεργαστούν - κόψτε ένα δείγμα του επιθυμητού σχήματος (για παράδειγμα, έναν κύβο) με ένα συνηθισμένο σιδηροπρίονο και υπολογίστε τον όγκο του μετρώντας τις άκρες.

DIY

Εάν δεν υπάρχει επαρκής όγκος κυλίνδρου μέτρησης στο χωράφι, η ποσότητα του εκτοπισμένου νερού μπορεί να προσδιοριστεί από τα ακόλουθατρόπος. Σε οποιοδήποτε κυλινδρικό μεταλλικό δοχείο, ακριβώς κάτω από την κορυφή, ανοίγεται μια τρύπα στον τοίχο με ένα συνηθισμένο καρφί και, στη συνέχεια, εισάγεται ένας σωλήνας σε αυτό, ο οποίος μπορεί επίσης να κατασκευαστεί ανεξάρτητα με κύλιση οποιουδήποτε φιλμ. Στερεώστε το στο τοίχωμα του κυλίνδρου με πλαστελίνη ή οποιοδήποτε παρόμοιο υλικό.

Έτσι, λαμβάνετε έναν μετρητή όγκου ταξιδιού. Εάν αυτή η μονάδα χρησιμοποιείται συνεχώς, είναι λογικό να συγκολλήσετε έναν χαλύβδινο ή ορειχάλκινο σωλήνα.

Ανθρωπογενείς πέτρες

Όλα όσα γράφτηκαν παραπάνω αναφέρονταν σε φυσικές πέτρες. Και τώρα ήρθε η ώρα να μιλήσουμε για τεχνητές. Μπορούν να είναι τοίχος, δρόμος και πλαϊνός. Αυτό θα πρέπει επίσης να περιλαμβάνει πλακάκια οροφής από σκυρόδεμα και πλακόστρωτες πλάκες, καθώς και κάθε είδους τυφλούς χώρους, σκαλοπάτια και στοιχεία καμινάδας.

Στην παραγωγή σχεδόν όλων των αναφερόμενων λίθων τόσο στη Ρωσία όσο και στο εξωτερικό, χρησιμοποιούνται αυστηρά τεχνικά πρότυπα. Ρυθμίζουν όλα τα κύρια χαρακτηριστικά - την ποιότητα των πρώτων υλών, το μέγεθος και το σχήμα της τομής, φυσικούς και μηχανικούς δείκτες (συμπεριλαμβανομένης της πυκνότητας των λίθων από σκυρόδεμα).

Αυτές οι απαιτήσεις εξαρτώνται από τις αναμενόμενες συνθήκες λειτουργίας και το διαθέσιμο υλικό.

Τι μπορεί να είναι οι τεχνητές πέτρες;

Το σκυρόδεμα από το οποίο κατασκευάζονται οι πέτρες μπορεί να είναι είτε βαρύ είτε ελαφρύ. Οι τεχνητές πέτρες που κατασκευάζονται από αυτό είναι συμπαγείς ή κοίλες. Το κανονιστικό χαρακτηριστικό της μέσης πυκνότητας όγκου για κοίλους λίθους δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 1.650 kg / m³, γιαγεμάτο σώμα - 2.200 kg/m³.

Οι πέτρες τοίχου όσον αφορά τη μέση πυκνότητα (και, επιπλέον, τη θερμική αγωγιμότητα) θεωρούνται αποτελεσματικές (πυκνότητα έως 1.400 kg / m³), αποτελεσματικές υπό όρους (1.400-1.650 kg / m³) και βαριές (πάνω 1.650 kg/m³). Τα περισσότερα από αυτά παράγονται τώρα από ελαφρύ σκυρόδεμα χαμηλής πυκνότητας (έως 1.800 kg/m³).

Βαρύ σκυρόδεμα (συμπεριλαμβανομένης της άμμου) με υψηλή τριβή και χαμηλή απορρόφηση νερού χρησιμοποιείται στην παραγωγή πλακοστρωμάτων ή πλακών οδοστρώματος, καθώς οι συνθήκες λειτουργίας τους είναι πιο αυστηρές από αυτές των τοίχων.

Οι τεχνητές πέτρες διαφέρουν επίσης ως προς τα αδρανή, τα οποία μπορεί να είναι χαλαζιακή άμμος (θεωρείται λεπτόκοκκο) ή ισχυροί βράχοι (μεγάλα αδρανή). Για παράδειγμα, η πυκνότητα της θρυμματισμένης πέτρας από φυσική πέτρα μπορεί να είναι διαφορετική ανάλογα με το κλάσμα - τον βαθμό λείανσης. Η σύνθεση του αδρανούς έχει επίσης σημαντική επίδραση στην πυκνότητα της τεχνητής πέτρας.