Jak najít hustotu skály

Skály mají různé tvary, velikosti a složení. Sedimentární, vyvřelé a metamorfované horniny se k sobě vztahují jako různé fáze horninového cyklu. Rozlišování jednoho typu horniny od druhého někdy závisí na jemných rozdílech v charakteristikách. Hustota v kombinaci s pozorováním a dalšími testy pomáhá identifikovat a odlišit jednu skálu od druhé. Protože hustota měří poměr hmotnosti k objemu, výpočet hustoty vyžaduje přesné měření hmotnosti a objemu.

Nalezení hustoty horniny vyžaduje měření hmotnosti horniny v gramech a objemu v kubických centimetrech. Tyto hodnoty zapadají do rovnice:

kde D znamená hustotu, m představuje hmotnost a V představuje objem. Vložte hodnoty a vyřešte hustotu. Obecně platí, že měření objemu využívají vytěsňování vody, přičemž se využívá vztahu, že jeden mililitr vody zabírá jeden kubický centimetr prostoru.

Horniny sahají od sbírky krystalů jednoho minerálu po směsi různých minerálů. Minerály mohou být všechny mikroskopické, všechny makroskopické nebo směs mikroskopických a makroskopických krystalů. Minerály mohou být distribuovány rovnoměrně v celé hornině nebo mohou být uspořádány ve vrstvách nebo shlucích. Pro přesnost musí testovaný vzorek zahrnovat všechny minerály horniny. Vzorek by také neměl mít žádné zvětralé povrchy. Proces zvětrávání mění původní mineralogii, která také mění hustotu. Aby bylo možné přesně změřit celkovou hustotu, musí vybraný vzorek horniny představovat všechny minerály ve stejném poměru jako větší skalní masa. Obecně platí, že geologové vybírají vzorek ruky, vzorek horniny o velikosti pěsti nebo baseballu. Velmi malý vzorek horniny nemusí představovat mineralogii celého horninového masivu, zatímco velmi velký vzorek zpochybňuje schopnost přesně měřit hmotnost nebo objem nebo obojí.

Pojmy hmotnost a hmotnost mnoho lidí pletou. Hmotnost měří množství hmoty v objektu, zatímco váha měří gravitační sílu na hmotě. Zmatek nastává, protože na Zemi se gravitační tah rovná 1, takže hmotnost a hmotnost se liší jen nepatrně, ovlivněna výškou a podkladovými masivními horninami.

Přesné měření hmotnosti vyžaduje vyvažovací stupnici. Hmotnosti měří elektronické váhy, trojpaprskové váhy nebo jiné váhy. Základní váhové váhy, jako jsou koupelnové váhy, obecně neposkytují přesnost potřebnou pro zjištění hmotnosti. Každá hmotnostní stupnice má určité směry, ale obecná technika nastaví váhu na vyvážení na nulu, umístí skálu na pánev, vyvažuje váhu a poté přímo čte hmotnost vzorku. Při měření hmotnosti zaznamenávejte jednotky v gramech.

Objem jednoduše měří prostor, který objekt zabírá. Nalezení objemu pravidelných geometrických tvarů, jako jsou koule, kostky a krabice, využívá zavedený vzorec. Skály bohužel mají zřídka geometrické tvary. Hledání objemu proto vyžaduje speciální techniku. Archimedes objevil výtlak vody a nalezení objemu pomocí výtlaku vody vyžaduje trochu přemýšlení a dotek obratnosti. Pamatujte také, že jeden centimetr vody se rovná jednomu mililitru vody.

Posunutí vody znamená, že předmět umístěný ve vodě vytlačuje objem vody rovný objemu předmětu. Například předmět s objemem 5 kubických centimetrů ponořený do nádoby s vodou vytlačí 5 mililitrů vody. Pokud má nádoba měření, počáteční hodnota 10 mililitrů vody se změní na 15 mililitrů po ponoření předmětu o objemu 5 kubických centimetrů do vody.

Hledání objemu pomocí vytěsnění vody vyžaduje umístění vzorku horniny do nádoby se značkami měřeného objemu, jako je odměrka. Před přidáním horniny vložte do šálku dostatek vody, aby byla hornina zcela ponořena. Změřte objem vody. Přidejte skálu a ujistěte se, že se na skále nelepí žádné bubliny. Změřte výsledný objem vody. Odečtěte počáteční objem pouze pro vodu od konečného objemu vody a horniny, abyste našli objem horniny. Pokud je tedy počáteční objem vody 30 mililitrů a konečný objem vody plus horniny 45 mililitrů, samotný objem horniny je 45–30 = 15 mililitrů neboli 15 kubických centimetrů. Samozřejmě, čísla v přírodě, stejně jako skála, pravděpodobně nebudou sudá čísla.

Pokud se na horninu nevejde odměrka, použijte dostatečně velkou nádobu, abyste skálu ponořili. Nádobu vložte do podnosu. Nádobu naplňte úplně vodou. Opatrně, bez vln a stříkající vody, zasuňte skálu do vody. Veškerá voda vylitá z nádoby musí být zachycena v podnose pod ní. Nádobu vyjměte z podnosu velmi opatrně, aniž byste do podavače náhodou vylili vodu. Změřte záměrně rozlitou vodu v podnosu, abyste určili objem horniny. Množství vody vytlačené z nádoby skálou a zachycené v tácku se rovná objemu skály.

• Některé sedimentární horniny, jako je pískovec, se rozpadají, když jsou ponořeny do vody. Přijatá metoda k zastavení této degradace vzorku používá k ochraně vzorku tenké vrstvy vosku. Vzorek několikrát ponořte do rozpuštěného vosku a nechejte vosk mezi vrstvami mírně vychladnout. Nechte vosk úplně vychladnout a poté najděte hmotu horniny s voskovým povlakem. Odečtěte hmotu obalenou voskem od hmoty pouze pro skály, abyste našli hmotnost vosku. K určení celkového objemu použijte metodu výtlaku vody. Pomocí vzorce hustoty (hustota parafinového vosku se pohybuje v rozmezí 0,88 až 0,92) zjistěte objem vosku. Odečtěte objem vosku od měřeného celkového objemu, abyste zjistili objem vzorku horniny.

Výpočet hustoty z hmotnosti a objemu vyžaduje jednoduchý vzorec: hustota se rovná hmotnosti dělené objemem. Pokud se tedy naměřená hornina rovná 984,2 gramu a naměřený objem 382,9 mililitrů, pomocí vzorce dostaneme rovnici:

hustota vzorku se rovná 2,57 gramu na centimetr krychlový.