Как да намерим плътността на скалата

Скалите се предлагат в различни форми, размери и композиции. Седиментните, магматични и метаморфни скали са свързани помежду си като различни етапи от скалния цикъл. Разграничаването на един вид скала от друг понякога зависи от фините разлики в характеристиките. Плътността, съчетана с наблюдения и допълнителни тестове, помага да се идентифицират и разграничат една скала от друга. Тъй като плътността измерва съотношението маса към обем, изчисляването на плътността изисква точно измерване на масата и обема.

Намирането на плътността на скалата изисква измерване на масата на скалата в грамове и обем в кубични сантиметри. Тези стойности се вписват в уравнението:

където D означава плътност, m представлява маса и V представлява обем. Поставете стойностите и решете за плътност. Като цяло измерванията на обема използват изместване на водата, като се възползват от връзката, че един милилитър вода заема един кубичен сантиметър пространство.

Скалите варират от колекция от кристали от един минерал до смеси от различни минерали. Минералите могат да бъдат всички микроскопични, всички макроскопични или смес от микроскопични и макроскопични кристали. Минералите могат да бъдат разпределени равномерно през цялата скала или могат да бъдат подредени на слоеве или клъстери. За точност тестваната проба трябва да включва всички минерали на скалата. Също така, пробата не трябва да има изветрени повърхности. Процесът на изветряне променя първоначалната минералогия, която също променя плътността. Така че, за да се измери точно общата плътност, избраната проба от скала трябва да представлява всички минерали в същото съотношение като по-голямата скална маса. По принцип геолозите избират ръчен образец, скална проба с размерите на юмрук или бейзбол. Много малка проба от скали може да не представлява минералогията на цялата скална маса, докато много голяма проба предизвиква способността за точно измерване на масата или обема или и двете.

Понятията маса и тегло объркват много хора. Масата измерва количеството материя в даден обект, докато теглото измерва гравитацията върху масата. Объркването възниква, защото на Земята гравитационното привличане е равно на 1, така че масата и теглото се различават само с малки количества, повлияни от височината и подлежащите масивни скали.

Точното измерване на масата изисква везна. Електронните везни, тройно-лъчевите везни или други везни измерват масата. Основните тежести като везните за баня обикновено не осигуряват точността, необходима за намиране на маса. Всяка масова скала има специфични посоки, но общата техника задава скалата да балансира на нула, поставя скалата върху тигана, балансира скалата, след което директно отчита масата на образеца. Когато измервате масата, записвайте мерните единици в грамове.

Обемът, съвсем просто, измерва пространството, което обектът заема. Намирането на обема на правилните геометрични фигури като сфери, кубчета и кутии използва утвърдена формула. Скалите рядко идват в геометрични форми, за съжаление. Следователно намирането на обем изисква специална техника. Архимед открива изместването на водата и намирането на обем с помощта на изместване на вода изисква малко размисъл и докосване на сръчността. Също така не забравяйте, че един кубичен сантиметър вода се равнява на един милилитър вода.

Водоизместването означава, че обект, поставен във вода, измества обем вода, равен на обема на обекта. Например обект с обем 5 кубически сантиметра, потопен в съд с вода, ще измести 5 милилитра вода. Ако контейнерът има измервания, първоначалното отчитане на 10 милилитра вода ще се промени на 15 милилитра, след като обектът от 5 кубически сантиметра бъде потопен във водата.

Намирането на обем чрез изместване на вода изисква поставяне на пробата от скалата в контейнер с маркировки за измерен обем, като мерителна чашка. Преди да добавите скалата, поставете достатъчно вода в чашата, така скалата ще бъде напълно потопена. Измерете обема на водата. Добавете скалата, като се уверите, че върху нея няма слепващи мехурчета. Измерете получения обем вода. Извадете първоначалния обем само за вода от крайния, обем вода и скала, за да намерите обема на скалата. И така, ако първоначалният обем на водата е 30 милилитра, а крайният обем вода плюс скала е 45 милилитра, обемът само на скалата е 45-30 = 15 милилитра или 15 кубически сантиметра. Разбира се, числата в природата, като скалата, вероятно няма да бъдат четни числа.

Ако скалата не може да побере мерителна чашка, използвайте достатъчно голям съд, за да потопите скалата. Поставете контейнера в тава. Напълнете контейнера напълно пълен с вода. Внимателно, без никакви вълни или пръски, плъзнете скалата във водата. Цялата вода, разлята от контейнера, трябва да бъде уловена в долната тава. Много внимателно извадете контейнера от тавата, без случайно да излеете повече вода в тавата. Измерете умишлено разлятата вода в тавата, за да определите обема на скалата. Количеството вода, изместено от контейнера от скалата и уловено в тавата, е равно на обема на скалата.

• Някои седиментни скали, като пясъчник, се разпадат, когато са потопени във вода. Приет метод за спиране на това разграждане на пробата използва тънки слоеве восък за защита на пробата. Потопете пробата няколко пъти в разтопен восък, оставяйки восъка да се охлади леко между слоевете. Оставете восъка да се охлади напълно, след което намерете масата на скалата с восъчното покритие. Извадете масата, обвита с восък, от масата само на скалите, за да намерите масата на восъка. Използвайте метода за изместване на водата, за да намерите общия обем. Използвайте формулата за плътността (плътността на парафиновия восък варира от 0,88 до 0,92), за да намерите обема на восъка. Извадете обема восък от измерения общ обем, за да намерите обема на скалната проба.

Изчисляването на плътността от масата и обема изисква проста формула: плътността е равна на маса, разделена на обем. Така че, ако измерената скална маса е равна на 984,2 грама и измереният обем е равен на 382,9 милилитра, използването на формулата дава уравнението:

показващ плътността на пробата е равна на 2,57 грама на кубичен сантиметър.