Cum să găsești densitatea unei stânci

Rocile vin într-o varietate de forme, dimensiuni și compoziții. Rocile sedimentare, magmatice și metamorfice se raportează între ele ca diferite etape ale ciclului rocii. Diferențierea unui tip de rocă de alta depinde uneori de diferențe subtile de caracteristici. Densitatea, combinată cu observații și teste suplimentare, ajută la identificarea și diferențierea unei roci de alta. Deoarece densitatea măsoară raportul dintre masă și volum, calculul densității necesită măsurarea exactă a masei și a volumului.

Găsirea densității unei roci necesită măsurarea masei rocii în grame și a volumului în centimetri cubi. Aceste valori se încadrează în ecuație:

unde D înseamnă densitate, m reprezintă masa, iar V reprezintă volumul. Introduceți valorile și rezolvați densitatea. În general, măsurătorile de volum utilizează deplasarea apei, profitând de relația că un mililitru de apă ocupă un centimetru cub de spațiu.

Rocile variază de la o colecție de cristale dintr-un mineral la amestecuri de minerale diferite. Mineralele pot fi toate microscopice, toate macroscopice sau un amestec de cristale microscopice și macroscopice. Mineralele pot fi distribuite uniform prin întreaga rocă sau pot fi aranjate în straturi sau grupuri. Pentru precizie, proba testată trebuie să includă toate mineralele din rocă. De asemenea, proba nu trebuie să aibă suprafețe degradate. Procesul meteorologic modifică mineralogia originală, care schimbă și densitatea. Deci, pentru a măsura cu precizie densitatea totală, proba de rocă selectată trebuie să reprezinte toate mineralele în același raport cu masa de rocă mai mare. În general, geologii selectează un specimen de mână, un eșantion de piatră de dimensiunea unui pumn sau a unui baseball. Un eșantion de rocă foarte mic s-ar putea să nu reprezinte mineralogia întregii mase de roci, în timp ce un eșantion foarte mare provoacă capacitatea de a măsura cu precizie masa sau volumul sau ambele.

Conceptele de masă și greutate încurcă mulți oameni. Masa măsoară cantitatea de materie dintr-un obiect, în timp ce greutatea măsoară atracția gravitației asupra unei mase. Confuzia apare deoarece pe Pământ atracția gravitațională este egală cu 1, astfel încât masa și greutatea diferă doar de cantități mici, influențate de înălțime și de rocile masive subiacente.

Măsurarea precisă a masei necesită o scală de echilibru. Cântarele electronice, balanțele cu trei fascicule sau alte balanțe de măsurare măsoară masa. Cântarele de greutate de bază, cum ar fi cântarele de baie, nu oferă în general precizia necesară pentru găsirea masei. Fiecare scară de masă are direcții specifice, dar tehnica generală stabilește scara pentru a echilibra la zero, plasează roca pe tigaie, echilibrează scara, apoi citește direct masa specimenului. Când măsurați masa, înregistrați unitățile în grame.

Volumul, pur și simplu, măsoară spațiul pe care îl ocupă un obiect. Găsirea volumului formelor geometrice regulate, cum ar fi sferele, cuburile și cutiile, utilizează formula stabilită. Din păcate, rocile vin rar în forme geometrice. Găsirea volumului necesită, așadar, o tehnică specială. Arhimede a descoperit deplasarea apei, iar găsirea volumului folosind deplasarea apei necesită o mică gândire și o atingere de dexteritate. De asemenea, amintiți-vă că un centimetru cub de apă este egal cu un mililitru de apă.

Deplasarea apei înseamnă că un obiect plasat în apă deplasează un volum de apă egal cu volumul obiectului. De exemplu, un obiect cu un volum de 5 centimetri cubi scufundat într-un recipient cu apă va deplasa 5 mililitri de apă. Dacă recipientul are măsurători, o citire inițială de 10 mililitri de apă se va schimba la 15 mililitri după ce obiectul de 5 centimetri cubi este scufundat în apă.

Găsirea volumului prin deplasarea apei necesită plasarea probei de rocă într-un recipient cu marcaje de volum măsurate, ca o cană de măsurare. Înainte de a adăuga roca, puneți suficientă apă în ceașcă, astfel încât roca să fie complet scufundată. Măsurați volumul de apă. Adăugați stânca, asigurându-vă că nu se lipesc bule de piatră. Măsurați volumul de apă rezultat. Scădeți volumul inițial, numai de apă, din volumul final, apă și rocă, pentru a găsi volumul rocii. Deci, dacă volumul inițial de apă este de 30 de mililitri și volumul final de apă plus rocă este de 45 de mililitri, volumul rocii este de 45-30 = 15 mililitri sau 15 centimetri cubi. Desigur, numerele din natură, ca și stânca, probabil că nu vor fi numere pare.

Dacă roca nu se potrivește cu o ceașcă de măsurare, utilizați un recipient suficient de mare pentru a scufunda roca. Așezați recipientul într-o tavă. Umpleți recipientul complet plin cu apă. Cu grijă, fără valuri sau stropiri, alunecați roca în apă. Toată apa vărsată din recipient trebuie captată în tava subiacentă. Îndepărtați foarte atent recipientul din tavă fără a mai vărsa accidental apă în tavă. Măsurați apa vărsată intenționat în tavă pentru a determina volumul rocii. Cantitatea de apă deplasată din container de rocă și captată în tavă este egală cu volumul rocii.

• Unele roci sedimentare, precum gresia, se dezintegrează atunci când sunt scufundate în apă. O metodă acceptată pentru a opri degradarea probei utilizează straturi subțiri de ceară pentru a proteja proba. Scufundați proba de mai multe ori în ceară topită, lăsând ceara să se răcească ușor între straturi. Lăsați ceara să se răcească complet, apoi găsiți masa stâncii cu stratul de ceară. Scoateți masa acoperită cu ceară din masa numai de piatră pentru a găsi masa cerii. Folosiți metoda de deplasare a apei pentru a găsi volumul total. Utilizați formula densității (densitatea ceară de parafină variază de la 0,88 la 0,92) pentru a găsi volumul de ceară. Scoateți volumul de ceară din volumul total măsurat pentru a găsi volumul probei de rocă.

Calculul densității din masă și volum necesită o formulă simplă: densitatea este egală cu masa împărțită la volum. Deci, dacă masa de rocă măsurată este egală cu 984,2 grame și volumul măsurat este egal cu 382,9 mililitri, folosind formula se obține ecuația:

care arată densitatea eșantionului este egală cu 2,57 grame pe centimetru cub.