Hur man hittar tätheten av en sten

Stenar finns i olika former, storlekar och kompositioner. Sedimentära, magmatiska och metamorfa stenar relaterar till varandra som olika stadier i bergcykeln. Att skilja en typ av sten från en annan beror ibland på subtila skillnader i egenskaper. Densitet, i kombination med observationer och ytterligare tester, hjälper till att identifiera och skilja en sten från en annan. Eftersom densiteten mäter förhållandet mellan massa och volym kräver beräkning av densitet noggrant att mäta massa och volym.

För att hitta densiteten hos en sten krävs att man mäter bergets massa i gram och volym i kubikcentimeter. Dessa värden passar in i ekvationen:

där D betyder densitet, m representerar massa och V representerar volym. Infoga värdena och lös för densitet. I allmänhet använder volymmätningar vattenförskjutning och utnyttjar förhållandet att en milliliter vatten upptar en kubikcentimeter utrymme.

Stenar sträcker sig från en samling kristaller av ett mineral till blandningar av olika mineraler. Mineralerna kan vara alla mikroskopiska, alla makroskopiska eller en blandning av mikroskopiska och makroskopiska kristaller. Mineralerna kan fördelas jämnt genom hela berget eller de kan ordnas i lager eller kluster. För noggrannhet måste det testade provet innehålla alla bergarter. Dessutom bör provet inte ha några vittrade ytor. Väderprocessen förändrar den ursprungliga mineralogin, vilket också ändrar densiteten. För att noggrant kunna mäta den totala densiteten måste det valda bergprovet representera alla mineraler i samma förhållande som den större bergmassan. I allmänhet väljer geologer ett handprov, ett stenprov som är ungefär lika stort som en knytnäve eller baseball. Ett mycket litet bergprov representerar kanske inte mineralogin för hela bergmassan medan ett mycket stort prov utmanar förmågan att noggrant mäta massa eller volym eller båda.

Begreppen massa och vikt förvirrar många människor. Massa mäter mängden materia i ett objekt medan vikten mäter tyngdkraften på en massa. Förvirringen uppstår på grund av att gravitationsdraget på jorden är lika med 1, så att massa och vikt bara skiljer sig åt i små mängder, påverkade av höjd och underliggande massiva stenar.

Att mäta massan exakt kräver en balansskala. Elektroniska vågar, tredubbla vågar eller andra vågar mäter massa. Grundvikt som badrumsvågar ger i allmänhet inte den noggrannhet som krävs för att hitta massa. Varje massskala har specifika riktningar, men den allmänna tekniken sätter skalan till balans vid noll, placerar berget på pannan, balanserar skalan och läser sedan massan av provet direkt. När du mäter massa, registrera enheterna i gram.

Volymen mäter helt enkelt utrymmet som ett objekt upptar. Att hitta volymen av vanliga geometriska former som sfärer, kuber och lådor använder etablerad formel. Stenar kommer tyvärr sällan i geometriska former. För att hitta volym krävs därför en speciell teknik. Archimedes upptäckte vattenförskjutning, och att hitta volym med hjälp av vattenförskjutning kräver lite tanke och en touch av skicklighet. Kom också ihåg att en kubikcentimeter vatten motsvarar en milliliter vatten.

Vattenförskjutning betyder att ett föremål placerat i vatten förskjuter en volym vatten lika med föremålets volym. Till exempel kommer ett objekt med en volym på 5 kubikcentimeter nedsänkt i en behållare med vatten att förskjuta 5 milliliter vatten. Om behållaren har mätningar kommer en initial avläsning av 10 ml vatten att ändras till 15 milliliter efter att objektet på 5 kubikcentimeter är nedsänkt i vattnet.

För att hitta volym genom vattenförskjutning krävs att stenprovet placeras i en behållare med uppmätta volymmarkeringar, som en mätkopp. Innan du lägger till sten, placera tillräckligt med vatten i koppen så att berget kommer att vara helt nedsänkt. Mät volymen vatten. Lägg till berget och se till att inga bubblor fastnar på berget. Mät den resulterande vattenvolymen. Subtrahera den ursprungliga, endast vatten, volymen från den slutliga, vatten och sten, volym för att hitta bergets volym. Så om den ursprungliga vattenvolymen är 30 milliliter och det slutliga vattnet plus bergvolymen är 45 milliliter, är bergets volym enbart 45-30 = 15 milliliter eller 15 kubikcentimeter. Naturligtvis kommer siffror i naturen, som klippan, sannolikt inte att vara jämna siffror.

Om berget inte passar en mätkopp, använd en behållare som är tillräckligt stor för att sänka ner berget. Placera behållaren i en bricka. Fyll behållaren helt full av vatten. Försiktigt, utan några vågor eller stänk, för klippan i vattnet. Allt vatten som spillts ut från behållaren måste fångas upp i underliggande brickan. Ta försiktigt ut behållaren från brickan utan att oavsiktligt spilla mer vatten i brickan. Mät det avsiktligt spillda vattnet i brickan för att bestämma bergets volym. Mängden vatten som förskjutits från behållaren av berget och fångas upp i brickan är lika med bergets volym.

• Vissa sedimentära bergarter, som sandsten, sönderfaller när de sänks ner i vatten. En accepterad metod för att stoppa denna nedbrytning använder tunna lager vax för att skydda provet. Doppa provet flera gånger i smält vax och låt vaxet svalna något mellan skikten. Låt vaxet svalna helt och hitta sedan klippans massa med vaxbeläggningen. Subtrahera den vaxkapslade massan från den enda stenmassan för att hitta vaxets massa. Använd vattenförskjutningsmetoden för att hitta den totala volymen. Använd densitetsformeln (densiteten för paraffinvax varierar från 0,88 till 0,92) för att hitta vaxets volym. Subtrahera volymen vax från den uppmätta totala volymen för att hitta bergprovets volym.

Beräkning av densitet från massa och volym kräver en enkel formel: densitet är lika med massan dividerad med volymen. Så, om den uppmätta bergmassan är lika med 984,2 gram och den uppmätta volymen är lika med 382,9 milliliter, använder formeln ekvationen:

som visar provets densitet är lika med 2,57 gram per kubikcentimeter.