Alle Mineralien (und Steine sind Mineralien) haben zwei wichtige Eigenschaften - Masse und Dichte. Darüber hinaus ist die Dichte des Steins im rein praktischen Sinne wichtig - um die Reserve eines Mineralvorkommens zu berechnen.
Was ist diese Funktion?
Für jede Substanz wird die Dichte als Masse geteilt durch Volumeneinheit verstanden. Da Steine (dh Mineralien) eine heterogene Zusammensetzung haben und Elemente mit unterschiedlichen Atommassen enth alten, kann die physikalische Eigenschaft ihrer Dichte erheblich variieren. Außerdem hängt die Dichte von Steinen nicht nur von der Schwere der Elemente ab, aus denen sie bestehen, sondern auch davon, wie dicht Elementarteilchen in ihrer inneren Struktur „gepackt“sind.
Mineralogie befasst sich mit der Untersuchung der Dichte von Mineralien. Die Dichte eines Steins wird berechnet, indem die Masse eines Probenminerals pro Volumeneinheit durch die Masse von Wasser desselben Volumens bei einer Temperatur von 4 ⁰С dividiert wird. Beispielsweise beträgt das Probengewicht 200 Gramm. Wasser im gleichen Volumen von 40 Gramm. In diesem Fall beträgt die Dichte dieses Steins 5.
Die Dichte von Steinen wird in Kilogramm pro Kubikmeter bzwGramm pro Kubikzentimeter.
Wie findet man die Dichte eines Steins?
Wie wird die Dichte eines Steins bestimmt? Das Verfahren ist ganz einfach - wir wiegen die Probe zuerst in Luft, dann in Wasser. Nach dem Gesetz von Archimedes entspricht die resultierende Differenz der Wassermasse, die die Probe verdrängt. Die Dichte wird berechnet, indem die Masse der Probe in Luft durch diese Differenz dividiert wird.
Je nach Dichte können Mineralien leicht, mittel, schwer und sehr schwer sein. Beispielsweise beträgt die Dichte von Granitstein 2.600 kg/m³. Als Referenz: Die Lungendichte überschreitet nicht 2,5 g / cm³, mittel - reicht von 2,5 bis 4 g / cm³, schwer - von 4 bis 8 g / cm³. Mineralien mit einer Dichte über 8 g/cm³ sind sehr schwere Steine.
Edelsteindichte
Neben der Dichte und einer weiteren Eigenschaft - der Härte - haben Edelsteinmineralien oder Edelsteine auch eine so wichtige Komponente wie die Masse, gemessen in Gramm oder Karat (bei Perlen - in Körnern).
Um das Verhältnis dieser Einheiten zu verstehen, denken Sie daran: 1 Karat entspricht 200 Milligramm, in einem Grain sind 50 Milligramm, dh 1 Karat entspricht vier Grains. Die Genauigkeit der Edelsteinmessung beträgt bis zu zwei Dezimalstellen.
Lass uns ins Labor gehen
Wie man die Baggerdichte misst. Steine im Labor? Das hydrostatische Verfahren ist dafür am besten geeignet. Sein Prinzip wurde vor vielen Jahrhunderten vom griechischen Wissenschaftler Archimedes vorgeschlagen. Die Essenz des aus dem Schulphysikunterricht bekannten Prinzips lautet wie folgt: Ein in eine Flüssigkeit getauchter Körperdurch eine Kraft herausgedrückt wird, die gleich dem Gewicht der von diesem Körper verdrängten Flüssigkeit ist.
Einfach gesagt, wenn man einen Stein aufhängt und ins Wasser taucht, dann nimmt sein Gewicht gegenüber dem ursprünglichen um so viel ab, wie die von ihm verdrängte Wassermenge wiegt. Es ist klar, dass dieses Volumen gleich dem eigenen Volumen des Steins sein wird.
Indem wir also nacheinander die Steine in der Luft und dann im Wasser wiegen, erh alten wir alle Daten, die wir für die Berechnung benötigen.
Alles - zur Natur
Nun wenden wir uns den Natursteinmaterialien zu. Wie Sie wissen, gibt es mehrere Arten. Aus praktischer Sicht wird jede Rasse normalerweise in eine von zwei Gruppen eingeteilt - stark oder schwach.
Werkstoffe der ersten Gruppe haben einen hohen Härteindex und meist eine mittel- oder grobkörnige Struktur. Im sogenannten unbewitterten Zustand haben sie eine geringe Wasseraufnahme. Bei anderen (schwächeren) Rassen ist die Stärke, wie der Name schon sagt, viel geringer. Sie haben auch eine viel höhere Wasseraufnahme.
Manchmal ist es bei der Erkennung von Gesteinsarten erforderlich, deren Härte zu bestimmen. Im Feld ist dies am bequemsten mit Hilfe des sogenannten. relative Mohs-Skala und zusätzliche improvisierte Mittel. Solche improvisierten Mittel können ein Stift, eine Münze, ein Stück Glas, eine Feile, eine Stahlnadel oder ein Messer, ein gewöhnlicher oder ein Diamant-Glasschneider sein. Die durchschnittliche Dichte eines Steins ist auch wichtig für die Bestimmung seines Gesteins. Durch die Bestimmung dieses Wertes ist eine Identifizierung möglichZucht anhand spezieller Tabellen.
Dichte von Natursteinen berechnen
Wie berechnet man die durchschnittliche Dichte eines Mustersteins? Die dafür benötigte Ausrüstung ist eine Waage mit einem Satz Gewichte und die Fähigkeit, das Volumen einer unregelmäßig geformten Probe zu messen.
Am einfachsten geht das mit einem Messzylinder mit einem Volumen von etwa einem halben Liter. In einen solchen Zylinder werden 200-300 ml Wasser gegossen und ein Stück des untersuchten Steinmaterials platziert.
Das Gesamtvolumen der in Wasser gelegten Proben wird anhand der von ihnen verdrängten Wassermenge erkannt. Dann teilt man ihre Masse durch das berechnete Volumen und erhält die durchschnittliche Dichte des Materials.
Was ist wichtig zu beachten?
Zu beachten ist, dass diese Methode nur für dichtes Gestein mit geringer Wasseraufnahme (maximal 2%) geeignet ist. Ist dieser Wert höher (bis 5 %), muss eine zuvor gewogene trockene Probe zunächst in ein wässriges Medium zur Sättigung gebracht werden. Dann wird die durchschnittliche Dichte durch das obige Verfahren bestimmt. Die Sättigung gilt als vollständig, wenn das Gewicht während der Wasseraufnahme aufhört zu wachsen.
Poröse Steine (meistens Kalksteine oder Tuffsteine) haben eine geringe Festigkeit. Sie sind einfach zu verarbeiten - schneiden Sie ein Muster der gewünschten Form (z. B. einen Würfel) mit einer gewöhnlichen Metallsäge aus und berechnen Sie sein Volumen, indem Sie die Kanten messen.
DIY
Wenn auf dem Feld kein ausreichendes Volumen eines Messzylinders vorhanden ist, kann die Menge des verdrängten Wassers wie folgt bestimmt werdenBenehmen. In jedem zylindrischen Metallgefäß wird direkt unter der Oberseite mit einem gewöhnlichen Nagel ein Loch in die Wand gestanzt, dann wird ein Rohr hineingesteckt, das auch durch Rollen eines beliebigen Films unabhängig hergestellt werden kann. Befestigen Sie es mit Plastilin oder einem ähnlichen Material in der Wand des Zylinders.
So erh alten Sie einen Reisevolumenzähler. Wenn dieses Gerät ständig verwendet wird, ist es sinnvoll, ein Stahl- oder Messingrohr anzulöten.
Von Menschen gemachte Steine
Alles oben Beschriebene bezieht sich auf Natursteine. Und jetzt ist es an der Zeit, über künstliche zu sprechen. Sie können Wand, Straße und Seite sein. Dazu gehören auch Betondachsteine und Gehwegplatten, sowie alle Arten von Blindbereichen, Treppenstufen und Schornsteinelementen.
Bei der Herstellung fast aller aufgeführten Steine sowohl in Russland als auch im Ausland werden strenge technische Standards angewendet. Sie regeln alle Hauptmerkmale - die Qualität der Rohstoffe, die Größe und Form des Abschnitts, physikalische und mechanische Indikatoren (einschließlich der Dichte von Betonsteinen).
Diese Anforderungen sind abhängig von den zu erwartenden Betriebsbedingungen und dem zur Verfügung stehenden Material.
Was können Kunststeine sein?
Der Beton, aus dem die Steine bestehen, kann sowohl schwer als auch leicht sein. Daraus hergestellte Kunststeine werden massiv oder hohl gemacht. Die normative Kenngröße der mittleren Rohdichte für Hohlsteine sollte 1.650 kg/m³ nicht überschreiten, zvollmundig - 2.200 kg/m³.
Wandsteine in Bezug auf mittlere Dichte (und zusätzlich Wärmeleitfähigkeit) gelten als wirksam (Dichte bis 1.400 kg / m³), bedingt wirksam (1.400-1.650 kg / m³) und schwer (oben 1.650 kg/m³). Die meisten werden heute aus Leichtbeton geringer Dichte (bis 1.800 kg/m³) hergestellt.
Schwerer Beton (einschließlich Sand) mit hohem Abrieb und geringer Wasseraufnahme wird bei der Herstellung von Seiten- oder Straßensteinen sowie Pflastersteinen verwendet, da ihre Betriebsbedingungen strenger sind als die von Mauern.
Kunststeine unterscheiden sich auch im Aggregat, das Quarzsand (als feiner Aggregat betrachtet) oder starkes Gestein (großes Aggregat) sein kann. Beispielsweise kann die Dichte von Schotter aus Naturstein je nach Fraktion - Mahlgrad - unterschiedlich sein. Auch die Zusammensetzung der Gesteinskörnung hat einen wesentlichen Einfluss auf die Dichte von Kunststein.
