לכל המינרלים (והאבנים מתייחסים באופן ספציפי למינרלים) שני מאפיינים חשובים - מסה וצפיפות. יתר על כן, צפיפות האבן חשובה במובן מעשי גרידא - לחישוב מלאי של מרבץ מינרלים.
מה המאפיין הזה?
עבור כל חומר, צפיפות פירושה מסה המחולקת לפי נפח היחידה. מאחר ואבנים (כלומר מינרלים) הם בעלי הרכב הטרוגני והם כוללים אלמנטים בעלי מסות אטומיות שונות, המאפיינים הפיזיים של צפיפותם יכולים להשתנות באופן משמעותי. כמו כן, צפיפות האבנים תלויה לא רק בחומרת האלמנטים המרכיבים אותם, אלא גם בכמה החלקיקים היסודיים "ארוזים בצפיפות" במבנה הפנימי שלהם.
המחקר על צפיפות המינרלים עוסק במינרלוגיה. צפיפות האבן מחושבת על ידי חלוקת מסת הדגימה המינרלית בנפח יחידה במסת המים באותו נפח בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. לדוגמא, משקל הדגימה הוא 200 גרם. מים באותו נפח של 40 גרם. במקרה זה צפיפות אבן זו תהיה 5.
צפיפות האבנים נמדדת בקילוגרם למטר מעוקב או גרם לסנטימטר מעוקב.
כיצד למצוא את צפיפות האבן?
כיצד נקבעת צפיפות האבן? ההליך פשוט למדי - שקלו את הדגימה תחילה באוויר, ואז במים. על פי חוק ארכימדס, ההבדל המתקבל תואם את מסת המים שהדגימה נעקרת. הצפיפות מחושבת על ידי חלוקת מסת הדגימה באוויר בהפרש נתון.
מינרלים יכולים להיות קלים, בינוניים, כבדים וכבדים מאוד, תלוי בצפיפותם. לדוגמא, צפיפות אבן הגרניט היא 2 600 ק"ג / מ"ק. לעיון: צפיפות הריאות אינה עולה על 2.5 גרם / ס"מ 3, בינונית - נעה בין 2.5 ל -4 גרם / ס"מ, כבד - בין 4 ל 8 גרם / ס"מ. מינרלים בעלי צפיפות גבוהה מ- 8 גרם / ס"מ 3 שייכים לאבנים כבדות מאוד.
צפיפות אבני חן
בנוסף לצפיפות ומאפיין נוסף - לקשיות, למינרלים מאבני חן או אבנים יקרות יש גם מרכיב חשוב כמו מסה, הנמדד בגרמים או קראט (בתוך פנינים - בדגנים).
כדי להבין את היחס בין יחידות אלה, זכור: 1 קראט תואם 200 מיליגרם, בפנים אחת 50 מיליגרם, כלומר 1 קראט שווה לארבע דגנים. דיוק מדידת פנינים - עד שני מקומות עשרוניים.
בוא נלך למעבדה
כיצד למדוד את צפיפות הגרירה. אבנים במעבדה? השיטה ההידרוסטטית מתאימה ביותר לכך. העיקרון שלו הוצע על ידי המדען היווני ארכימדס לפני מאות רבות של שנים. תמצית העיקרון הידוע ממסלול הלימודים בפיזיקה הוא כדלקמן: גוף שקוע בנוזל נדחק ממנו בכוח, השווה למשקל הנוזל העקור על ידי הגוף הנתון.
במילים פשוטות, אם תולים אבן ותנמיכו אותה למים, אז המשקל שלה יקטן בהשוואה למקור במקביל לנפח המים העקור על ידו. ברור שנפח זה יהיה שווה לנפח האבן עצמו.
לפיכך, על ידי שקלול ברצף של האבנים באוויר ואז במים, נוכל לקבל את כל הנתונים שאנו צריכים לחשב.
הכל בטבע!
בואו נפנה כעת לחומרי אבן טבעיים. ישנם כמה סוגים כאלה, כידוע. מנקודת מבט פרקטית נהוג לייחס כל גזע לאחת משתי קבוצות - חוזק או חוזק נמוך.
לחומרים מהקבוצה הראשונה יש מדד קשיות גבוה ולעיתים קרובות, המבנה בינוני או גרגר. במצב שנקרא אי-בליה, יש להם מעט ספיגת מים. בסלעים אחרים (בעלי חוזק נמוך), כפי שהשם מרמז, הכוח נמוך משמעותית. יש להם גם דרגה גבוהה יותר של ספיגת מים.
לפעמים, כאשר מכירים בסוגי הסלע של אבן, יש צורך לקבוע את קשיותו. בשטח, הכי נוח לעשות זאת באמצעות מה שמכונה. בקנה מידה יחסי של מוים וכלים נוספים זמינים. כלים מאולתרים כאלה יכולים להיות חרט, מטבע, פיסת זכוכית, תיק, מחט או סכין פלדה, חותך זכוכית רגיל או יהלום. הצפיפות הממוצעת של אבן חשובה גם בקביעת הגזע שלה. לאחר קביעת ערך זה ניתן לזהות את הגזע על ידי התייחסות לטבלאות מיוחדות.
אנו מחשבים את צפיפות האבנים הטבעיות
כיצד לחשב את הצפיפות הממוצעת של אבן הדגימה? הציוד הנחוץ לכך הוא איזון עם מערכת משקולות ומיומנויות למדידת נפח של מדגם בעל צורה לא סדירה.
הדרך הקלה ביותר לעשות זאת היא להחזיק צילינדר מסיים סיים עם נפח של כחצי ליטר. 200-300 מ"ל מים מוזגים לגליל כזה ומניחים חתיכה מחומר האבן הנחקר.
נפח הדגימות הכולל במים מוכר בכמות המים העקורים על ידם. ואז, על ידי חלוקת המסה שלהם בנפח המחושב, מתקבלת הצפיפות הממוצעת של החומר.
מה חשוב לקחת בחשבון?
יש לציין כי שיטה זו מתאימה רק לסלע צפוף עם ספיגת מים לא משמעותית (לא יותר מ- 2%). אם מאפיין זה גבוה יותר (עד 5%), תחילה יש למקם מדגם יבש לאחר שקילתו במדיום מימי לרוויה. לאחר מכן, הצפיפות הממוצעת נקבעת על ידי השיטה לעיל. הרוויה נחשבת כשלמה אם במהלך ספיגת המים המשקל מפסיק לצמוח.
אבנים נקבוביות (לרוב אבני גיר או טוף) הן בעלות חוזק נמוך. הם קלים לעיבוד - בעזרת מסור רגיל, גזרו מדגם מהצורה הרצויה (לדוגמה, קוביה) וחישבו את נפחו על ידי מדידת פנים.
עשה זאת בעצמך
בהיעדר נפח מספיק בצילינדר המדידה בשדה, ניתן לקבוע את כמות המים העקורים כדלקמן. בכל כלי מתכת בעל צורה גלילית, ממש בחלקו העליון, נקוב חור בקיר עם מסמר רגיל, ואז מוכנס שם צינור, אותו ניתן לבצע גם באופן עצמאי על ידי קיפול של כל סרט. תקן אותו בקיר הצילינדר עם פלסטלינה או כל חומר דומה.
כך מתקבל מד נפח שדה. אם משתמשים ביחידה זו ללא הרף, הגיוני להלחם צינור פלדה או פליז.
אבנים מעשה ידי אדם
כל מה שנכתב למעלה קשור לאבנים טבעיות. ועכשיו הגיע הזמן לדבר על מלאכותיות. הם יכולים להיות קיר, דרך וצד. זה כולל גם אריחי קירוי בטון וריצוף, כמו גם כל מיני אזורים עיוורים, מדרגות מדרגות ואלמנטים של ארובה.
בייצור כמעט של כל האבנים הללו, הן ברוסיה והן בחו"ל, משתמשים בתקנים טכניים מחמירים. הם שולטים בכל המאפיינים הבסיסיים - איכות חומרי ההתחלה, גודל וצורת חתך הרוחב, תכונות פיזיות ומכניות (כולל צפיפות אבני בטון).
דרישות אלה תלויות בתנאי ההפעלה המיועדים ובחומר הזמין.
