Kako pronaći gustoću stijene

Stijene su različitih oblika, veličina i sastava. Sedimentne, magmatske i metamorfne stijene međusobno se odnose kao različite faze u ciklusu stijena. Razlikovanje jedne vrste stijene od druge ponekad ovisi o suptilnim razlikama u karakteristikama. Gustoća, u kombinaciji s opažanjima i dodatnim ispitivanjima, pomaže identificirati i razlikovati jednu stijenu od druge. Budući da gustoća mjeri omjer mase i volumena, izračunavanje gustoće zahtijeva točno mjerenje mase i volumena.

Pronalaženje gustoće stijene zahtijeva mjerenje mase stijene u gramima i volumena u kubnim centimetrima. Te se vrijednosti uklapaju u jednadžbu:

gdje D znači gustoću, m predstavlja masu, a V predstavlja volumen. Umetnite vrijednosti i riješite gustoću. Općenito, mjerenja volumena koriste istiskivanje vode, koristeći prednost odnosa da jedan mililitar vode zauzima jedan kubni centimetar prostora.

Stijene se kreću od kolekcije kristala jednog minerala do mješavina različitih minerala. Minerali mogu biti svi mikroskopski, svi makroskopski ili smjesa mikroskopskih i makroskopskih kristala. Minerali se mogu ravnomjerno rasporediti kroz cijelu stijenu ili se mogu rasporediti u slojeve ili nakupine. Radi preciznosti, ispitivani uzorak mora sadržavati sve minerale stijene. Također, uzorak ne bi trebao imati vremenske površine. Proces vremenskih utjecaja mijenja izvornu mineralogiju, koja također mijenja gustoću. Dakle, za točno mjerenje ukupne gustoće, odabrani uzorak stijene mora predstavljati sve minerale u istom omjeru kao i veća stijenska masa. Općenito, geolozi odabiru ručni uzorak, uzorak kamena veličine približno šake ili bejzbola. Vrlo mali uzorak stijene možda ne predstavlja mineralogiju cijele stijenske mase, dok vrlo velik uzorak izaziva sposobnost preciznog mjerenja mase ili volumena ili oboje.

Pojmovi mase i težine zbunjuju mnoge ljude. Masa mjeri količinu materije u predmetu, dok težina mjeri privlačenje gravitacije na masu. Zbrka nastaje jer je na Zemlji gravitacijsko privlačenje jednako 1, pa se masa i težina razlikuju samo u malim količinama, pod utjecajem nadmorske visine i temeljnih masivnih stijena.

Za točno mjerenje mase potrebna je vaga. Elektroničke vage, trokrake vage ili druge vage mjere masu. Osnovne vage poput kupaonskih vaga uglavnom ne pružaju točnost potrebnu za pronalaženje mase. Svaka masovna ljestvica ima određene smjerove, ali općenita tehnika postavlja vagu na ravnotežu nula, postavlja stijenu na posudu, uravnotežuje vagu, a zatim izravno očitava masu uzorka. Prilikom mjerenja mase, jedinice zabilježite u gramima.

Volumen, jednostavno, mjeri prostor koji objekt zauzima. Pronalaženje volumena pravilnih geometrijskih oblika poput kuglica, kockica i kutija koristi ustaljenu formulu. Nažalost, stijene rijetko dolaze u geometrijskim oblicima. Pronalaženje volumena stoga zahtijeva posebnu tehniku. Arhimed je otkrio pomicanje vode, a pronalaženje volumena pomoću istiskivanja vode zahtijeva malo razmišljanja i dašak spretnosti. Također, imajte na umu da je jedan kubni centimetar vode jednak jednom mililitru vode.

Istiskivanje vode znači da objekt smješten u vodi istiskuje količinu vode jednaku zapremini predmeta. Na primjer, objekt zapremine 5 kubnih centimetara uronjen u posudu s vodom istisnut će 5 mililitara vode. Ako spremnik ima mjerenja, početno očitanje od 10 mililitara vode promijenit će se na 15 mililitara nakon što se objekt od 5 kubičnih centimetara potopi u vodu.

Pronalaženje volumena kroz istiskivanje vode zahtijeva stavljanje uzorka stijene u posudu s oznakama izmjerenog volumena, poput mjerne čaše. Prije dodavanja stijene stavite dovoljno vode u šalicu, tako da će stijena biti potpuno potopljena. Izmjerite volumen vode. Dodajte stijenu, pazeći da se mjehurići ne lijepe na stijeni. Izmjerite rezultirajući volumen vode. Oduzmite početni volumen samo za vodu od konačnog, volumen vode i stijene da biste pronašli volumen stijene. Dakle, ako je početni volumen vode 30 mililitara, a konačni volumen vode plus stijene 45 mililitara, volumen same stijene je 45-30 = 15 mililitara ili 15 kubnih centimetara. Naravno, brojevi u prirodi, poput stijene, vjerojatno neće biti čak i brojevi.

Ako stijena ne može stati u mjernu čašu, upotrijebite spremnik dovoljno velik da potopi stijenu. Stavite posudu u pladanj. Napunite spremnik potpuno pun vode. Pažljivo, bez ikakvih valova ili prskanja, gurnite kamen u vodu. Sva voda koja se prolila iz posude mora se uhvatiti u donji pladanj. Vrlo pažljivo izvadite posudu iz ladice, bez slučajnog izlijevanja vode u ladicu. Izmjerite namjerno prolivenu vodu u ladici kako biste odredili obujam stijene. Količina vode istjerane iz spremnika stijenom i zarobljena u ladici jednaka je volumenu stijene.

• Neke se sedimentne stijene, poput pješčenjaka, raspadaju kada su uronjene u vodu. Prihvaćena metoda zaustavljanja propadanja ovog uzorka koristi tanke slojeve voska kako bi zaštitila uzorak. Umočite uzorak nekoliko puta u rastopljeni vosak, ostavljajući da se vosak malo ohladi između slojeva. Ostavite da se vosak potpuno ohladi, a zatim pronađite masu stijene s voštanim premazom. Oduzmite masu omotanu voskom od mase samo stijene da biste pronašli masu voska. Upotrijebite metodu istiskivanja vode da biste pronašli ukupan volumen. Koristite formulu gustoće (gustoća parafinskog voska kreće se od 0,88 do 0,92) da biste pronašli volumen voska. Oduzmite volumen voska od izmjerenog ukupnog volumena da biste pronašli volumen uzorka stijene.

Izračun gustoće iz mase i volumena zahtijeva jednostavnu formulu: gustoća je jednaka masi podijeljenoj s volumenom. Dakle, ako je izmjerena masa stijene jednaka 984,2 grama, a izmjereni volumen 382,9 mililitara, pomoću formule dobivamo jednadžbu:

pokazujući da je gustoća uzorka jednaka 2,57 grama po kubnom centimetru.