Що це за характеристика?
Для будь-якої речовини під щільністю розуміється маса, поділена на одиницю об'єму. Так як камені (тобто мінерали) мають неоднорідний склад і включають в себе елементи різної атомарної маси, фізична характеристика їх щільності може значно відрізнятися. Також щільність каменів залежить не тільки від тяжкості елементів, їх складових, але і від того, наскільки щільно "упаковані" в їх внутрішній структурі елементарні частинки.
Як знайти щільність каменю?
Яким же чином визначається щільність каменю? Процедура досить проста - зважуємо зразок спочатку в повітряному середовищі, потім у водній. Відповідно до закону Архімеда, отримана різниця відповідає масі води, яку витісняє зразок. Щільність обчислюємо діленням маси зразка у повітрі на цю різницю. В залежності від щільності мінерали можуть бути легкими, середніми, важкими і дуже важкими. Наприклад, щільність гранітного каменю - 2600 кг/м3. Для довідки: щільність легких не перевищує 25 г/см3 середніх - коливається в межах від 25 до 4 г/см3 важких - від 4 до 8 г/см3. Мінерали щільністю вище 8 г/см3 відносяться до дуже важких каменів.Щільність дорогоцінного каміння
Крім щільності та іншої характеристики - твердість, мінерали-самоцвіти або дорогоцінні камені мають і таку важливу складову, як масу, що вимірюється в грамах або каратах (у перлів - у гранах).
Ходімо в лабораторію
Як виміряти щільність драг. каміння в лабораторних умовах? Найкраще підходить для цього гідростатичний метод. Його принцип був запропонований грецьким ученим Архімедом багато століть тому. Суть принципу, відомого зі шкільного курсу фізики, така: занурене в рідину тіло виштовхується з неї силою, яка дорівнює вазі витісненої цим тілом рідини. Простіше кажучи, якщо підвісити камінь і опустити у воду, то вага його зменшиться порівняно з первісним на стільки, скільки важить обсяг води, витісненої ним. Зрозуміло, що цей обсяг буде дорівнює власним обсягом каменю. Таким чином, шляхом послідовного зважування каменів у повітрі, а потім у воді ми зможемо отримати всі потрібні нам для розрахунку дані.
Всі - на природу!
Звернемося тепер до природних кам'яних матеріалів. Їх, як відомо, існує кілька видів. З практичної точки зору будь-яку породу прийнято відносити до однієї з двох груп - міцним або малопрочним.Матеріали першої групи мають високий показник твердості і, найчастіше, будова середньо - або крупнозернисте. У так званому невиветренном стані вони володіють невеликим водопоглинанням. У інших (малопрочних) порід, як ясно з назви, міцність значно нижче. Вони ж мають набагато більш високим ступенем водопоглинання. Іноді при розпізнаванні видів породи каменю потрібно визначити його твердість. У польових умовах зручніше за все робити це за допомогою т. зв. відносної шкали Мооса і додаткових підручних засобів. В якості таких підручних засобів можуть виступати грифель, монета, шматок скла, напилок, сталева голка або ніж, звичайний або алмазний склоріз. Середня щільність каменю також важлива при визначенні його породи. Визначивши цю величину, можна ідентифікувати породу, звернувшись до спеціальних таблиць.
Розраховуємо щільність природних каменів
Як же обчислити середню щільність каменю-зразка? Обладнання, необхідне для цього, - ваги з набором разновесов і навички вимірювання об'єму зразка, має неправильну форму.
Що важливо врахувати?
Слід зауважити, що даний метод годиться лише для твердих кам'яних порід з незначним водопоглинанням (не більше 2 %). Якщо ця характеристика вище (до 5 %), сухий зразок, попередньо зваживши, спочатку необхідно помістити у водне середовище для насичення. Потім визначається середня щільність вищевказаним методом. Насичення вважається повним, якщо при водопоглинанні вага припиняє зростати.
Зроби сам
При відсутності в польових умовах мірного циліндра достатнього обсягу визначити кількість витісненої води можна наступним чином. У будь-якому металевій судині циліндричної форми трохи нижче верху пробивається отвір в стінці звичайним цвяхом, потім туди вставляється трубочка, яку також можна виготовити самостійно, звернувши будь-яку плівку. Закріплюють її в стінці циліндра пластиліном або будь-яким подібним матеріалом. Таким чином, отримують похідний объемомер. Якщо даний агрегат використовується постійно, трубочку має сенс припаяти сталеву або латунну.Камені, зроблені руками людини
Все написане вище відносилась до природних каменів. А тепер настав час поговорити і про штучних. Вони можуть бути стіновими, дорожніми і бортовими. Сюди ж слід віднести бетонну покрівельну черепицю і тротуарну плитку, а також всілякі вимощення, сходи і елементи димоходів.
Якими можуть бути штучні камені?
Бетон, з якого виготовляють камені, може бути важким або легким. Виконувані з нього штучні камені, що виготовляються повнотілими або порожнистими. Нормативна характеристика середньої об'ємної щільності для порожнистих каменів не повинна перевищувати 1650 кг/м3 для повнотілих - 2200 кг/м3. Стінові камені за рівнем середньої щільності (і, крім того, теплопровідності) вважаються ефективними (щільністю до 1400 кг/м3 умовно-ефективні (1400-1650 кг/м3) і важкі (вище 1650 кг/м3). Більшість з них зараз виробляють з легкого бетону невеликої щільності (до 1800 кг/м3).