Hoe de dichtheid van een rots te vinden

Rotsen zijn er in verschillende vormen, maten en composities. Sedimentaire, stollingsgesteenten en metamorfe gesteenten hebben betrekking op elkaar als verschillende stadia in de gesteentecyclus. Het onderscheiden van het ene type gesteente van het andere hangt soms af van subtiele verschillen in kenmerken. Dichtheid, gecombineerd met waarnemingen en aanvullende tests, helpt bij het identificeren en onderscheiden van de ene rots van de andere. Omdat dichtheid de verhouding van massa tot volume meet, vereist het berekenen van de dichtheid een nauwkeurige meting van massa en volume.

Het vinden van de dichtheid van een rots vereist het meten van de massa van de rots in grammen en het volume in kubieke centimeters. Deze waarden passen in de vergelijking:

waarbij D dichtheid betekent, m staat voor massa en V staat voor volume. Vul de waarden in en los de dichtheid op. In het algemeen wordt bij volumemetingen gebruik gemaakt van waterverplaatsing, waarbij wordt geprofiteerd van de relatie dat één milliliter water één kubieke centimeter ruimte inneemt.

Gesteenten variëren van een verzameling kristallen van één mineraal tot mengsels van verschillende mineralen. De mineralen kunnen allemaal microscopisch, allemaal macroscopisch of een mengsel van microscopische en macroscopische kristallen zijn. De mineralen kunnen gelijkmatig over het hele gesteente worden verdeeld of ze kunnen in lagen of clusters worden gerangschikt. Voor nauwkeurigheid moet het geteste monster alle mineralen van het gesteente bevatten. Het monster mag ook geen verweerde oppervlakken hebben. Het verweringsproces verandert de oorspronkelijke mineralogie, waardoor ook de dichtheid verandert. Dus om de algehele dichtheid nauwkeurig te meten, moet het geselecteerde gesteentemonster alle mineralen in dezelfde verhouding vertegenwoordigen als de grotere rotsmassa. Over het algemeen selecteren geologen een handspecimen, een rotsmonster ter grootte van een vuist of een honkbal. Een zeer klein gesteentemonster vertegenwoordigt mogelijk niet de mineralogie van de gehele gesteentemassa, terwijl een zeer groot monster de mogelijkheid uitdaagt om massa of volume of beide nauwkeurig te meten.

De concepten massa en gewicht brengen veel mensen in verwarring. Massa meet de hoeveelheid materie in een object, terwijl gewicht de aantrekkingskracht van de zwaartekracht op een massa meet. De verwarring ontstaat omdat op aarde de zwaartekracht gelijk is aan 1, dus massa en gewicht verschillen slechts in kleine hoeveelheden, beïnvloed door hoogte en onderliggende massieve rotsen.

Het nauwkeurig meten van massa vereist een weegschaal. Elektronische weegschalen, drievoudige balkbalansen of andere balansweegschalen meten de massa. Basisweegschalen zoals een badkamerweegschaal bieden over het algemeen niet de nauwkeurigheid die nodig is voor het vinden van massa. Elke massaschaal heeft specifieke richtingen, maar de algemene techniek stelt de schaal in op nul, plaatst de steen op de pan, balanceert de schaal en leest vervolgens direct de massa van het monster. Noteer bij het meten van massa de eenheden in grammen.

Volume meet eenvoudigweg de ruimte die een object inneemt. Het vinden van het volume van regelmatige geometrische vormen zoals bollen, kubussen en dozen maakt gebruik van een gevestigde formule. Rotsen komen helaas zelden in geometrische vormen. Het vinden van volume vereist daarom een ​​speciale techniek. Archimedes ontdekte waterverplaatsing en het vinden van volume met behulp van waterverplaatsing vereist een beetje nadenken en een beetje handigheid. Onthoud ook dat één kubieke centimeter water gelijk is aan één milliliter water.

Waterverplaatsing betekent dat een in water geplaatst object een watervolume verplaatst dat gelijk is aan het volume van het object. Een object met een inhoud van 5 kubieke centimeter ondergedompeld in een bak met water zal bijvoorbeeld 5 milliliter water verplaatsen. Als de container metingen heeft, verandert een eerste lezing van 10 milliliter water in 15 milliliter nadat het object van 5 kubieke centimeter in het water is ondergedompeld.

Het vinden van volume door waterverplaatsing vereist het plaatsen van het gesteentemonster in een container met gemeten volumemarkeringen, zoals een maatbeker. Voordat je de steen toevoegt, moet je voldoende water in de beker doen, zodat de steen volledig onder water staat. Meet de hoeveelheid water. Voeg de steen toe en zorg ervoor dat er geen luchtbellen aan de steen blijven kleven. Meet het resulterende watervolume. Trek het eerste, alleen water, volume af van het laatste, water en steen, volume om het volume van de steen te vinden. Dus als het aanvankelijke watervolume 30 milliliter is en het uiteindelijke water plus steenvolume 45 milliliter, dan is het volume van het gesteente alleen 45-30=15 milliliter, of 15 kubieke centimeter. Natuurlijk zullen getallen in de natuur, zoals de rots, waarschijnlijk geen even getallen zijn.

Als de steen niet in een maatbeker past, gebruik dan een bak die groot genoeg is om de steen onder te dompelen. Plaats de container in een bak. Vul de container volledig met water. Schuif de rots voorzichtig, zonder golven of spatten, in het water. Al het water dat uit de container wordt gemorst, moet worden opgevangen in de onderliggende bak. Haal het bakje heel voorzichtig uit het bakje zonder dat er per ongeluk meer water in het bakje wordt gemorst. Meet het opzettelijk gemorste water in de bak om het volume van de steen te bepalen. De hoeveelheid water die door de rots uit de container wordt verplaatst en in de bak wordt opgevangen, is gelijk aan het volume van de rots.

• Sommige sedimentaire gesteenten, zoals zandsteen, vallen uiteen wanneer ze in water worden ondergedompeld. Een geaccepteerde methode om deze degradatie van het monster te stoppen, maakt gebruik van dunne waslagen om het monster te beschermen. Dompel het monster meerdere keren in gesmolten was en laat de was tussen de lagen iets afkoelen. Laat de was volledig afkoelen en zoek dan de massa van de rots met de waslaag. Trek de met was omhulde massa af van de massa met alleen stenen om de massa van de was te vinden. Gebruik de waterverplaatsingsmethode om het totale volume te vinden. Gebruik de dichtheidsformule (dichtheid van paraffinewas varieert van 0,88 tot 0,92) om het volume van de was te vinden. Trek het volume was af van het gemeten totale volume om het volume van het gesteentemonster te vinden.

Het berekenen van dichtheid uit massa en volume vereist een eenvoudige formule: dichtheid is gelijk aan massa gedeeld door volume. Dus als de gemeten rotsmassa gelijk is aan 984,2 gram en het gemeten volume gelijk is aan 382,9 milliliter, geeft het gebruik van de formule de vergelijking:

waaruit blijkt dat de dichtheid van het monster gelijk is aan 2,57 gram per kubieke centimeter.