Скелі бувають найрізноманітніших форм, розмірів та композицій. Осадові, магматичні та метаморфічні породи пов'язані між собою як різні стадії в циклі гірських порід. Диференціація одного типу гірських порід від іншого іноді залежить від незначних відмінностей у характеристиках. Щільність у поєднанні з спостереженнями та додатковими випробуваннями допомагає ідентифікувати та диференціювати одну породу від іншої. Оскільки щільність вимірює відношення маси до об'єму, обчислення щільності вимагає точного вимірювання маси та об'єму.
Визначення щільності гірської породи вимагає вимірювання маси породи в грамах та об’єму в кубічних сантиметрах. Ці значення вкладаються в рівняння:
D = \ frac {m} {V}
де D означає щільність, m являє собою масу, а V являє собою об'єм. Вставте значення і вирішіть для щільності. Загалом, для вимірювання об'єму використовується витіснення води, використовуючи співвідношення, що один мілілітр води займає один кубічний сантиметр простору.
Відбір зразків
Гірські породи варіюються від набору кристалів одного мінералу до сумішей різних мінералів. Мінерали можуть бути мікроскопічними, макроскопічними або сумішшю мікроскопічних та макроскопічних кристалів. Мінерали можуть розподілятися рівномірно по всій породі, або вони можуть розташовуватися шарами або скупченнями. Для точності досліджуваний зразок повинен включати всі мінерали породи. Крім того, зразок не повинен мати вивітрюваних поверхонь. Процес вивітрювання змінює початкову мінералогію, яка також змінює щільність. Отже, для точного вимірювання загальної щільності вибраний зразок гірської породи повинен представляти всі мінерали в тому ж співвідношенні, що і більша гірська маса. Взагалі геологи відбирають ручний зразок, зразок скелі розміром з кулак або бейсбол. Дуже малий зразок гірських порід може не відображати мінералогію всієї маси гірських порід, тоді як дуже великий зразок ставить під сумнів здатність точно вимірювати масу або об’єм або те й інше.
Вимірювальна маса
Поняття маси та ваги багатьох людей бентежать. Маса вимірює кількість речовини в об’єкті, тоді як вага вимірює тяжіння сили тяжіння до маси. Плутанина виникає через те, що на Землі гравітаційне тяжіння дорівнює 1, тому маса та вага відрізняються лише незначними кількостями, на них впливає висота та підстилаючі масивні гірські породи.
Для точного вимірювання маси потрібна балансова шкала. Електронні ваги, трипроменеві ваги або інші ваги-ваги вимірюють масу. Основні вагові ваги, такі як ваги у ванній кімнаті, як правило, не забезпечують точності, необхідної для пошуку маси. Кожна шкала маси має певні напрямки, але загальний прийом встановлює шкалу рівноважною нулю, розміщує гірську породу на сковороді, врівноважує шкалу, після чого безпосередньо зчитує масу зразка. Вимірюючи масу, записуйте одиниці виміру в грамах.
Вимірювальний об'єм
Обсяг, дуже просто, вимірює простір, який займає об’єкт. Знаходження обсягу правильних геометричних фігур, таких як сфери, кубики та коробки, використовує встановлену формулу. На жаль, скелі рідко бувають геометричних фігур, на жаль. Тому пошук обсягу вимагає особливої техніки. Архімед виявив витіснення води, і пошук обсягу за допомогою витіснення води вимагає невеликих роздумів і трохи спритності. Також пам’ятайте, що один кубічний сантиметр води дорівнює одному мілілітру води.
Витіснення води означає, що об’єкт, поміщений у воду, витісняє об’єм води, рівний об’єму об’єкта. Наприклад, об’єкт об’ємом 5 кубічних сантиметрів, занурений у ємність з водою, витіснить 5 мілілітрів води. Якщо ємність має вимірювання, початкове значення 10 мілілітрів води зміниться на 15 мілілітрів після того, як об’єкт 5 кубічних сантиметрів буде занурений у воду.
Визначення об’єму за рахунок витіснення води вимагає розміщення зразка гірської породи в контейнері з позначками виміряного об’єму, як мірна чашка. Перш ніж додавати камінь, покладіть у чашку достатньої кількості води, щоб гірська порода була повністю занурена. Виміряйте об’єм води. Додайте камінь, переконуючись, що на ньому немає бульбашок. Виміряйте отриманий об’єм води. Відніміть початковий об'єм, лише для води, з кінцевого, об'єм води та гірської породи, щоб знайти об'єм породи. Отже, якщо початковий об’єм води становить 30 мілілітрів, а кінцевий об’єм води плюс об’єм гірської породи - 45 мілілітрів, об’єм лише гірської породи становить 45-30 = 15 мілілітрів, або 15 кубічних сантиметрів. Звичайно, числа в природі, як і скеля, швидше за все, не будуть парними числами.
Якщо гірська порода не вміщує мірну чашку, використовуйте ємність, достатню для занурення породи. Помістіть ємність у лоток. Наповніть ємність повністю водою. Обережно, без хвиль і бризок, засуньте камінь у воду. Вся вода, що вилилася з контейнера, повинна бути захоплена в піддон, що лежить нижче. Дуже обережно виймайте контейнер з лотка, не випадково проливши більше води в лоток. Виміряйте навмисно пролиту воду в піддоні, щоб визначити об’єм породи. Кількість води, витісненої з контейнера породою і захопленої в лоток, дорівнює обсягу породи.
Попередження
Деякі осадові гірські породи, такі як пісковик, розпадаються при зануренні у воду. Загальноприйнятий метод зупинки деградації цього зразка використовує тонкі шари воску для захисту зразка. Опустіть зразок кілька разів у розплавлений віск, даючи воску злегка охолонути між шарами. Дайте воску повністю охолонути, потім знайдіть масу породи з восковим покриттям. Відніміть оброблену воском масу з маси лише гірських порід, щоб знайти масу воску. Використовуйте метод витіснення води, щоб знайти загальний об’єм. Використовуйте формулу щільності (щільність парафінового воску коливається від 0,88 до 0,92), щоб знайти об’єм воску. Відніміть об’єм воску від виміряного загального об’єму, щоб знайти об’єм зразка гірської породи.
Розрахунок щільності
Для обчислення щільності за масою та об’ємом потрібна проста формула: щільність дорівнює масі, поділеній на об’єм. Отже, якщо виміряна гірська маса дорівнює 984,2 грама, а виміряний об’єм дорівнює 382,9 мілілітра, за допомогою формули виходить рівняння:
D = \ frac {984,2} {382,9} = 2,57
показ щільності зразка дорівнює 2,57 грам на кубічний сантиметр.