جميع المعادن (والأحجار معادن) لها خاصيتان مهمتان - الكتلة والكثافة. علاوة على ذلك ، فإن كثافة الحجر مهمة من الناحية العملية البحتة - لحساب احتياطي الرواسب المعدنية.
ما هذه الميزة؟
بالنسبة لأي مادة ، تُفهم الكثافة على أنها كتلة مقسومة على حجم الوحدة. نظرًا لأن الأحجار (أي المعادن) لها تركيبة غير متجانسة وتتضمن عناصر من كتل ذرية مختلفة ، يمكن أن تختلف الخصائص الفيزيائية لكثافتها بشكل كبير. كما أن كثافة الأحجار لا تعتمد فقط على شدة العناصر التي تتكون منها ، ولكن أيضًا على مدى إحكام تماسك الجسيمات الأولية في بنيتها الداخلية.
علم المعادن يتعامل مع دراسة كثافة المعادن. تُحسب كثافة الحجر بقسمة كتلة معدن العينة لكل وحدة حجم على كتلة الماء من نفس الحجم عند درجة حرارة 4 درجة مئوية. على سبيل المثال ، وزن العينة 200 جرام. ماء بنفس الحجم 40 جرام. في هذه الحالة ، ستساوي كثافة هذا الحجر 5.
كثافة الأحجار تقاس بالكيلوجرام لكل متر مكعب أوجرام لكل سنتيمتر مكعب.
كيف تجد كثافة الحجر؟
كيف يتم تحديد كثافة الحجر؟ الإجراء بسيط للغاية - نزن العينة أولاً في الهواء ، ثم في الماء. وفقًا لقانون أرخميدس ، فإن الفرق الناتج يتوافق مع كتلة الماء التي تزيحها العينة. يتم حساب الكثافة بقسمة كتلة العينة في الهواء على هذا الاختلاف
اعتمادًا على الكثافة ، يمكن أن تكون المعادن خفيفة ومتوسطة وثقيلة وثقيلة جدًا. على سبيل المثال ، تبلغ كثافة حجر الجرانيت 2600 كجم / م 3. كمرجع: لا تتجاوز كثافة الرئتين 2.5 جم / سم مكعب ، متوسط - يتراوح من 2.5 إلى 4 جم / سم مكعب ، ثقيل - من 4 إلى 8 جم / سم مكعب. المعادن بكثافة أعلى من 8 جم / سم مكعب هي أحجار ثقيلة جدًا.
كثافة الأحجار الكريمة
بالإضافة إلى الكثافة وخاصية أخرى - الصلابة ، تحتوي معادن الأحجار الكريمة أو الأحجار الكريمة أيضًا على عنصر مهم مثل الكتلة ، تقاس بالجرام أو القيراط (للؤلؤ - في الحبوب).
لفهم نسبة هذه الوحدات ، تذكر: 1 قيراط يقابل 200 ملليجرام ، في حبة واحدة هناك 50 ملليجرام ، أي 1 قيراط يساوي أربع حبات. دقة قياس الأحجار الكريمة تصل إلى منزلتين عشريتين.
دعنا نذهب إلى المختبر
كيفية قياس كثافة النعرات. الحجارة في المختبر؟ الطريقة الهيدروستاتيكية هي الأنسب لهذا الغرض. تم اقتراح مبدأه من قبل العالم اليوناني أرخميدس منذ عدة قرون. إن جوهر المبدأ المعروف من مقرر الفيزياء المدرسية هو كما يلي: جسم مغمور في سائليتم دفعه للخارج بقوة تساوي وزن السائل الذي أزاحه هذا الجسم.
بكل بساطة ، إذا علقت حجرًا وخفضته في الماء ، فإن وزنه سينخفض مقارنة بالحجر الأصلي بقدر حجم الماء الذي يزيحه. من الواضح أن هذا الحجم سيكون مساوياً لحجم الحجر.
وهكذا ، من خلال وزن الحجارة بالتتابع في الهواء ، ثم في الماء ، يمكننا الحصول على جميع البيانات التي نحتاجها للحساب.
كل شيء - للطبيعة
الآن دعونا ننتقل إلى مواد الحجر الطبيعي. كما تعلم ، هناك عدة أنواع. من وجهة نظر عملية ، عادة ما يتم تصنيف أي سلالة إلى واحدة من مجموعتين - قوية أو منخفضة القوة.
تحتوي مواد المجموعة الأولى على مؤشر صلابة مرتفع ، وغالبًا ما يكون الهيكل متوسطًا أو خشن الحبيبات. في حالة ما يسمى بالحالة غير المتدفقة ، لديهم القليل من امتصاص الماء. في سلالات أخرى (منخفضة القوة) ، كما يوحي الاسم ، تكون القوة أقل بكثير. لديهم أيضًا درجة أعلى من امتصاص الماء.
في بعض الأحيان ، عند التعرف على أنواع الصخور ، يلزم تحديد صلابتها. في هذا المجال ، من الأنسب القيام بذلك بمساعدة ما يسمى ب. مقياس موس النسبي والوسائل المرتجلة الإضافية. يمكن أن تكون هذه الوسائل المرتجلة قلمًا أو عملة معدنية أو قطعة زجاجية أو ملفًا أو إبرة فولاذية أو سكينًا أو قاطع زجاج عادي أو ماسي. متوسط كثافة الحجر مهم أيضًا في تحديد صخرته. من خلال تحديد هذه القيمة ، من الممكن تحديدهاتولد من خلال الرجوع إلى الجداول الخاصة.
احسب كثافة الأحجار الطبيعية
كيف تحسب متوسط كثافة عينة الحجر؟ المعدات اللازمة لهذا هو مقياس مع مجموعة من الأوزان والمهارات لقياس حجم عينة غير منتظمة الشكل.
أسهل طريقة للقيام بذلك هي باستخدام أسطوانة متدرجة حجمها حوالي نصف لتر. يتم سكب 200-300 مل من الماء في مثل هذه الأسطوانة ويتم وضع قطعة من مادة الحجر المدروسة.
يتم التعرف على الحجم الإجمالي للعينات الموضوعة في الماء من خلال كمية المياه التي تم إزاحتها. ثم بقسمة كتلتها على الحجم المحسوب ، نحصل على متوسط كثافة المادة.
ما المهم الذي يجب مراعاته؟
وتجدر الإشارة إلى أن هذه الطريقة مناسبة فقط للصخور الكثيفة ذات امتصاص الماء المنخفض (لا يزيد عن 2٪). إذا كانت هذه الخاصية أعلى (حتى 5٪) ، فيجب أولاً وضع عينة جافة ، بعد وزنها مسبقًا ، في وسط مائي من أجل التشبع. ثم يتم تحديد متوسط الكثافة بالطريقة المذكورة أعلاه. يعتبر التشبع كاملاً إذا توقف الوزن عن النمو أثناء امتصاص الماء
الأحجار المسامية (في أغلب الأحيان الحجر الجيري أو الحشوات) منخفضة القوة. إنها سهلة المعالجة - قم بقص عينة من الشكل المطلوب (على سبيل المثال ، مكعب) بمنشار عادي وحساب حجمه عن طريق قياس الحواف.
DIY
في حالة عدم وجود حجم كافٍ من أسطوانة القياس في الحقل ، يمكن تحديد كمية المياه النازحة من خلال ما يليطريقة. في أي وعاء معدني أسطواني ، أسفل الجزء العلوي مباشرة ، يتم ثقب ثقب في الحائط بمسمار عادي ، ثم يتم إدخال أنبوب فيه ، والذي يمكن أيضًا صنعه بشكل مستقل عن طريق دحرجة أي فيلم. ثبته في جدار الأسطوانة بالبلاستيك أو أي مادة مماثلة.
وهكذا تحصل على مقياس حجم السفر. إذا تم استخدام هذه الوحدة باستمرار ، فمن المنطقي لحام أنبوب فولاذي أو نحاسي.
أحجار من صنع الإنسان
كل ما هو مكتوب أعلاه يشير إلى الأحجار الطبيعية. والآن حان الوقت للحديث عن المصطنعة. يمكن أن تكون جدارًا وطريقًا وجانبًا. يجب أن يشمل ذلك أيضًا بلاط الأسقف الخرساني وألواح الرصف ، وكذلك جميع أنواع المساحات العمياء ودرجات السلم وعناصر المداخن.
في إنتاج جميع الأحجار المدرجة تقريبًا في روسيا وخارجها ، يتم استخدام معايير فنية صارمة. تنظم جميع الخصائص الرئيسية - جودة المواد الخام ، حجم وشكل القسم ، المؤشرات الفيزيائية والميكانيكية (بما في ذلك كثافة الأحجار الخرسانية).
تعتمد هذه المتطلبات على ظروف التشغيل المتوقعة والمواد المتاحة.
ما يمكن أن يكون الأحجار الاصطناعية؟
الخرسانة التي تصنع منها الأحجار يمكن أن تكون ثقيلة أو خفيفة. الأحجار الاصطناعية المصنوعة منه تكون صلبة أو مجوفة. يجب ألا تتجاوز الخاصية المعيارية لمتوسط الكثافة الظاهرية للأحجار المجوفة 1650 كجم / م 3 ، لـكامل الجسم - 2200 كجم / متر مكعب.
أحجار الجدار من حيث الكثافة المتوسطة (بالإضافة إلى الموصلية الحرارية) تعتبر فعالة (كثافة تصل إلى 1400 كجم / م 3) وفعالة مشروطة (1400-1.650 كجم / م 3) وثقيلة (أعلاه 1650 كجم / م 3). يتم إنتاج معظمها الآن من خرسانة خفيفة الوزن منخفضة الكثافة (تصل إلى 1800 كجم / م 3).
تستخدم الخرسانة الثقيلة (بما في ذلك الرمل) ذات التآكل العالي وامتصاص الماء المنخفض في إنتاج أحجار الطرق الجانبية أو الطرق ، وكذلك ألواح الرصف ، لأن ظروف تشغيلها أكثر قسوة من ظروف الجدران.
تختلف الأحجار الاصطناعية أيضًا في الركام ، والتي يمكن أن تكون رمل كوارتز (يعتبر الركام الناعم) أو الصخور القوية (الركام الكبير). على سبيل المثال ، يمكن أن تختلف كثافة الحجر المكسر من الحجر الطبيعي اعتمادًا على الكسر - درجة الطحن. تركيبة الركام لها أيضًا تأثير كبير على كثافة الحجر الاصطناعي.
