Hvordan finne tettheten av en stein

Bergarter kommer i en rekke former, størrelser og komposisjoner. Sedimentære, magmatiske og metamorfe bergarter forholder seg til hverandre som forskjellige stadier i bergsyklusen. Å skille en type stein fra en annen avhenger noen ganger av subtile forskjeller i egenskaper. Tetthet, kombinert med observasjoner og tilleggstester, hjelper til med å identifisere og skille en bergart fra en annen. Siden tetthet måler forholdet mellom masse og volum, krever beregning av tetthet nøyaktig måling av masse og volum.

Å finne tettheten til en stein krever å måle bergets masse i gram og volum i kubikkcentimeter. Disse verdiene passer inn i ligningen:

hvor D betyr tetthet, m representerer masse, og V representerer volum. Sett inn verdiene og løs for tetthet. Generelt bruker volummålinger vannforskyvning, og utnytter forholdet mellom at en milliliter vann opptar en kubikkcentimeter plass.

Bergarter spenner fra en samling krystaller av ett mineral til blandinger av forskjellige mineraler. Mineralene kan være mikroskopiske, makroskopiske eller en blanding av mikroskopiske og makroskopiske krystaller. Mineralene kan fordeles jevnt gjennom hele fjellet, eller de kan ordnes i lag eller klynger. For nøyaktighet, må den testede prøven omfatte alle bergarter. Også prøven skal ikke ha noen forvitrede overflater. Forvitringsprosessen endrer den opprinnelige mineralogien, som også endrer tettheten. Så for å måle den totale tettheten nøyaktig, må den valgte steinprøven representere alle mineralene i samme forhold som den større bergmassen. Generelt velger geologer et håndprøve, en steinprøve på størrelse med en knyttneve eller baseball. En veldig liten steinprøve representerer kanskje ikke mineralogien til hele bergmassen mens en veldig stor prøve utfordrer muligheten til å måle masse eller volum eller begge deler nøyaktig.

Begrepene masse og vekt forvirrer mange mennesker. Masse måler mengden materie i et objekt mens vekten måler tyngdekraften på en masse. Forvirringen oppstår fordi gravitasjonstrekket på jorden er lik 1, så masse og vekt varierer bare i små mengder, påvirket av høyde og underliggende massive bergarter.

Å måle masse nøyaktig krever en balanseskala. Elektroniske vekter, tredobbelte vekter eller andre balansevekter måler masse. Grunnleggende vektvekter som vekter på badet gir generelt ikke nøyaktigheten som er nødvendig for å finne masse. Hver masseskala har spesifikke retninger, men den generelle teknikken setter skalaen til å balansere på null, plasserer bergarten på pannen, balanserer skalaen og leser deretter massen av prøven direkte. Når du måler masse, registrerer du enhetene i gram.

Volum måler ganske enkelt plassen et objekt opptar. Å finne volumet av vanlige geometriske former som kuler, kuber og bokser bruker etablert formel. Bergarter kommer sjelden i geometriske former, dessverre. Å finne volum krever derfor en spesiell teknikk. Archimedes oppdaget vannforskyvning, og å finne volum ved å bruke vannforskyvning krever litt tanke og et snev av fingerferdighet. Husk også at en kubikkcentimeter vann tilsvarer en milliliter vann.

Vannforskyvning betyr at en gjenstand plassert i vann fortrenger et volum vann som er lik volumet av gjenstanden. For eksempel vil en gjenstand med et volum på 5 kubikkcentimeter nedsenket i en beholder med vann forflytte 5 milliliter vann. Hvis beholderen har målinger, vil en innledende avlesning av 10 milliliter vann endre seg til 15 milliliter etter at objektet på 5 kubikkcentimeter er nedsenket i vannet.

Å finne volum gjennom vannforskyvning krever at steinprøven plasseres i en beholder med målte volummarkeringer, som en målebeger. Før du legger til steinen, legg nok vann i koppen, slik at fjellet blir helt nedsenket. Mål vannvolumet. Legg til fjellet, og vær sikker på at ingen bobler fester seg til fjellet. Mål det resulterende volumet av vann. Trekk det innledende volumet, bare vann, fra det endelige, vann- og bergvolumet for å finne volumet av fjellet. Så hvis det opprinnelige vannvolumet er 30 milliliter og det endelige vannet pluss bergvolum er 45 milliliter, er volumet av bergarten alene 45-30 = 15 milliliter, eller 15 kubikkcentimeter. Naturligvis vil tall i naturen, som fjellet, sannsynligvis ikke være like tall.

Hvis fjellet ikke passer til et målebeger, bruk en beholder som er stor nok til å senke fjellet. Plasser beholderen i et brett. Fyll beholderen full av vann. Forsiktig, uten bølger eller sprut, skyv steinen i vannet. Alt vann som søles fra beholderen, må fanges opp i det underliggende brettet. Fjern beholderen veldig forsiktig fra skuffen uten å svelge mer vann i skuffen. Mål det med vilje sølte vannet i brettet for å bestemme bergets volum. Mengden vann som er forskjøvet fra beholderen av fjellet og fanget i brettet, er lik volumet av fjellet.

• Noen sedimentære bergarter, som sandstein, går i oppløsning når de senkes ned i vann. En akseptert metode for å stoppe nedbrytningen av prøven bruker tynne lag med voks for å beskytte prøven. Dypp prøven flere ganger i smeltet voks, og la voksen avkjøles litt mellom lagene. La voksen avkjøles helt, og finn deretter massen av fjellet med voksbelegget. Trekk den voksinnkapslede massen fra den eneste steinmassen for å finne voksens masse. Bruk vannet fortrengningsmetoden for å finne det totale volumet. Bruk tetthetsformelen (tetthet av parafinvoks varierer fra 0,88 til 0,92) for å finne volumet av voks. Trekk volumet voks fra det målte totale volumet for å finne volumet av steinprøven.

Beregning av tetthet fra masse og volum krever en enkel formel: tetthet er lik masse delt på volum. Så hvis den målte bergmassen er lik 984,2 gram og det målte volumet tilsvarer 382,9 milliliter, bruker formelen ligningen:

viser tettheten av prøven tilsvarer 2,57 gram per kubikkcentimeter.