Como Encontrar a Densidade de uma Rocha

As rochas vêm em uma variedade de formas, tamanhos e composições. Rochas sedimentares, ígneas e metamórficas se relacionam entre si como diferentes estágios do ciclo das rochas. Diferenciar um tipo de rocha de outro às vezes depende de diferenças sutis nas características. A densidade, combinada com observações e testes adicionais, ajuda a identificar e diferenciar uma rocha da outra. Como a densidade mede a relação entre massa e volume, o cálculo da densidade requer a medição precisa da massa e do volume.

Encontrar a densidade de uma rocha requer medir a massa da rocha em gramas e o volume em centímetros cúbicos. Esses valores se encaixam na equação:

onde D significa densidade, m representa massa e V representa volume. Insira os valores e resolva para densidade. Em geral, as medições de volume usam deslocamento de água, aproveitando a relação de que um mililitro de água ocupa um centímetro cúbico de espaço.

As rochas variam de uma coleção de cristais de um mineral a misturas de diferentes minerais. Os minerais podem ser todos microscópicos, todos macroscópicos ou uma mistura de cristais microscópicos e macroscópicos. Os minerais podem ser distribuídos uniformemente por toda a rocha ou podem ser dispostos em camadas ou aglomerados. Para maior precisão, a amostra testada deve incluir todos os minerais da rocha. Além disso, a amostra não deve ter nenhuma superfície desgastada. O processo de intemperismo altera a mineralogia original, o que também altera a densidade. Portanto, para medir com precisão a densidade geral, a amostra de rocha selecionada deve representar todos os minerais na mesma proporção que a massa de rocha maior. Em geral, os geólogos selecionam um espécime de mão, uma amostra de rocha do tamanho de um punho ou uma bola de beisebol. Uma amostra de rocha muito pequena pode não representar a mineralogia de toda a massa rochosa, enquanto uma amostra muito grande desafia a capacidade de medir com precisão a massa ou o volume, ou ambos.

Os conceitos de massa e peso confundem muitas pessoas. A massa mede a quantidade de matéria em um objeto, enquanto o peso mede a atração da gravidade sobre uma massa. A confusão surge porque na Terra a atração gravitacional é igual a 1, então a massa e o peso diferem apenas por pequenas quantidades, influenciadas pela elevação e pelas rochas massivas subjacentes.

Medir a massa com precisão requer uma escala de equilíbrio. Balanças eletrônicas, balanças de feixe triplo ou outras escalas de equilíbrio medem a massa. Balanças básicas como balanças de banheiro geralmente não fornecem a precisão necessária para encontrar a massa. Cada escala de massa tem direções específicas, mas a técnica geral define a escala para equilibrar em zero, coloca a rocha no prato, equilibra a escala e então lê diretamente a massa do espécime. Ao medir a massa, registre as unidades em gramas.

O volume, simplesmente, mede o espaço que um objeto ocupa. Encontrar o volume de formas geométricas regulares como esferas, cubos e caixas usa uma fórmula estabelecida. Infelizmente, as rochas raramente têm formas geométricas. Encontrar o volume, portanto, requer uma técnica especial. Arquimedes descobriu o deslocamento da água, e encontrar o volume usando o deslocamento da água requer um pouco de reflexão e um toque de destreza. Além disso, lembre-se de que um centímetro cúbico de água equivale a um mililitro de água.

O deslocamento da água significa que um objeto colocado na água desloca um volume de água igual ao volume do objeto. Por exemplo, um objeto com um volume de 5 centímetros cúbicos submerso em um recipiente com água irá deslocar 5 mililitros de água. Se o recipiente tiver medições, uma leitura inicial de 10 mililitros de água mudará para 15 mililitros depois que o objeto de 5 centímetros cúbicos for submerso na água.

Encontrar o volume por meio do deslocamento da água requer colocar a amostra de rocha em um recipiente com marcações de volume medido, como um copo medidor. Antes de adicionar a pedra, coloque água suficiente no copo, para que a pedra fique completamente submersa. Meça o volume de água. Adicione a pedra, certificando-se de que nenhuma bolha grude nela. Meça o volume de água resultante. Subtraia o volume inicial, somente água, do volume final, água e rocha, para encontrar o volume da rocha. Portanto, se o volume inicial de água é 30 mililitros e o volume final de água mais rocha é de 45 mililitros, o volume da rocha sozinha é 45-30 = 15 mililitros, ou 15 centímetros cúbicos. É claro que os números na natureza, como a rocha, provavelmente não serão números pares.

Se a rocha não couber em um copo medidor, use um recipiente grande o suficiente para submergir a rocha. Coloque o recipiente em uma bandeja. Encha o recipiente completamente cheio de água. Com cuidado, sem ondas ou respingos, deslize a rocha na água. Toda a água derramada do recipiente deve ser capturada na bandeja subjacente. Com muito cuidado, remova o recipiente da bandeja sem derramar acidentalmente mais água na bandeja. Meça a água intencionalmente derramada na bandeja para determinar o volume da rocha. A quantidade de água deslocada do recipiente pela rocha e capturada na bandeja é igual ao volume da rocha.

• Algumas rochas sedimentares, como o arenito, se desintegram quando submersas na água. Um método aceito para interromper a degradação da amostra usa camadas finas de cera para proteger a amostra. Mergulhe a amostra várias vezes em cera derretida, deixando a cera esfriar um pouco entre as camadas. Deixe a cera esfriar completamente e, em seguida, encontre a massa da rocha com o revestimento de cera. Subtraia a massa revestida de cera da massa somente de rocha para encontrar a massa da cera. Use o método de deslocamento de água para encontrar o volume total. Use a fórmula de densidade (a densidade da cera de parafina varia de 0,88 a 0,92) para encontrar o volume da cera. Subtraia o volume de cera do volume total medido para encontrar o volume da amostra de rocha.

O cálculo da densidade a partir da massa e do volume requer uma fórmula simples: densidade é igual a massa dividida pelo volume. Portanto, se a massa de rocha medida é igual a 984,2 gramas e o volume medido é igual a 382,9 mililitros, usar a fórmula dá a equação:

mostrando que a densidade da amostra é igual a 2,57 gramas por centímetro cúbico.