Как узнать плотность камня

Плотность камня

Плотностью камня называется отношение массы камня к массе воды такого же объёма. Плотность камня бывает со значением от 1 до 20. Камни имеющие значение меньше 2 являются лёгкими. Камни имеющие значение от 2 до 4 являются нормальной тяжести, а имеющие значение более 4 являются тяжёлыми. Камни обладающие высокой плотностью такие как алмазы, рубины, сапфиры намного тяжелее породообразующих камней таких как квар и полевой шпат и за счёт этого в быстрых реках камни с высокой плотностью отлагаются раньше и образуют россыпные месторождения. Плотность минералов используется для идентификации камней. Средняя плотность камня определяется двумя методами это методом гидростатического взвешивания камня и методом погружения камня в тяжёлые жидкости.

Метод гидростатического взвешивания

Этот метод занимает много времени и сравнительно дешевле.

Метод гидростатического взвешивания

Сначала к гидростатическим весам подвешивают камень на тоненькой проволочке и замеряют его вес на воздухе. Затем погружают камень в воду и снова замеряют его вес. После взвешивания определяют водяной объём камня вычитанием из веса камня в воздухе вес камня в воде. После определения водяного объёма камня вычисляется плотность камня по следующей формуле P=M:V

Метод погружения в тяжёлые жидкости

Этот метод очень сложен и намного дороже первого но зато не занимает много времени. Данный метод используют для идентификации настоящих камней от искусственных камней и от подделок. Этот метод основан на свойстве тяжёлой воды в которой твердые предметы не опускаются на дно и не всплывают, а находятся как бы в подвешенном состоянии при условии что их плотность одинаковая.
Камень сначала помещают в очень тяжёлую воду при этом камень будет водой выдавливаться на поверхность. Затем тяжёлую воду начинают разбавлять дистиллированной водой при этом плотность воды будет постепенно уменьшаться и когда плотность воды сравняется с плотностью камня то камень перейдёт в подвешенное состояние. После этого нужно измерить плотность воды и можно будет идентифицировать камень по таблице. Плотность разбавленной тяжёлой воды определяется в лабораторных условиях с помощью специальных весов Вестфаля.
Таблица плотности камня.

Камень	Плотность	Камень	Плотность	Камень	Плотность
Танталит	5,18—8,20	Алмаз	3,47—3,55	Аквамарин	2,67—2,71
Касситерит	6,8—7,1	Титанит	3,52—3,54	Тигровый глаз	2,64—2,71
Вульфенит	6,7—7,0	Г емиморфит	3,52—3,54	Аугелит	2,7
Г аллиант	7,05	Г иперстен	3,4—3,5	Мраморный оникс	2,7
Церуссит	6,46—6,57	Сингалит	3,47—3,49	Лабрадорит	2,69—2,7
Куприт	5,85—6,15	Везувиан	3,32—3,42	Кораллы	2,6—2,7
Фосгенит	6,13	Дюмортьерит	3,26—3,41	Вивианит	2,6—2,7
Крокоит	5,9—6,1	Эпидот	3,4	Кордиерит	2,58—2,66
Шеелит	5,1—6,1	Родицит	3,4	Авантюрин	2,65
Джевалит	5,60—5,71	Пурпурит	3,2—3,4	Г орный хрусталь	2,65
Цинкит	5,66	Перидот (хризолит)	3.27—3.37	Цитрин	2,65
Прустит	5,57—5,64	Жадеит	3,30—3,36	Празиолит	2,65
Пирит	5,0—5,2	Танзанит	3,35	Дымчатый кварц (раухтопаз)	2,65
Г ематит	4,95—5,16	Диоптаз	3,28—3,35	Розовый кварц	2,65
Фабулит	5,13	Корнерупин	3,28—3,35	Аметист	2.63—2,65
Хромит	4,1—4,9	Диопсид	3,27—3,31	Авантюриновый полевой шпат	2,62—2,65
Ильменит	4,72	Аксинит	3,27—3,29	Агат	2,60—2,65
Циркон	3,90—4,71	Эканит	3,28	Моховой агат	2,58—2,62
ИАГ-гранат	4,6	Энстатит	3,26—3,28	Элеолит	2,55—2,65
Барит	4,5	Турмалин	3,02—3,26	Халцедон	2,58—2,64
Смитсонит	4,3—4,5	Силлиманит	3,25	Хризопраз	2,58—2,64
Псиломелан	4,35	Смарагдит	3,25	Перистерит	2,61—2,63
Витерит	4,27—4,35	Апатит	3,17—3,23	Лунный камень	2,56—2,62
Рутил	4,20—4,30	Г идденит	3,16—3,20	Ортоклаз	2,56—2,60
Халькопирит	4,1—4,3	Кунцит	3,16—3,20	Псевдофит	2,5—2,6
Спессартин	4,12—4,20	Лазулит	3,1—3,2	Варисцит	2,4—2,6
Альмандин	3,95—4,20	Флюорит	3,18	Обсидиан	2,3—2,6
Страз	3,15—4,20	Андалузит	3,12—3,18	Г овлит	2,53—2,59
Виллемит	3,89—4.18	Магнезит	3.00—3.12	Санидин	2,57—2,58
Пейнит	4,1	Эвклаз	3,10	Амазонит	2,56—2,58
Сфалерит	4,08—4,10	Тремолит	2,9—3,1	Тугтупит	2,36—2,57
Рубин	3,97—4,05	Актинолит	3,03—3,07	Лейцит	2,45—2,50
Сапфир	3,99—4,00	Амблигонит	3,01—3,03	Канкринит	2.4—2,5
Целестин	3,97—4,05	Нефрит	2,90—3,02	Апофиллит	2,30—2,50
Ганит	3,99—4,00	Данбурит	3,0	Колеманит	2,42
Анатаз	3,58—3,98	Датолит	2,90—3,00	Гаюин	2,4
Малахит	3,82—3,95	Бразилианит	2,98—2,99	Петалит	2,40
Азурит	3,75—3,95	Ангидрит	2,90—2,99	Томсонит	2.3—2,4
Периклаз	3,7—3,9	Фенакит	2,95—2,97	Хризоколла	2,00—2,40
Плеонаст	3,7—3,9	Доломит	2,85—2,95	Молдавит	2,32—2,38
Сидерит	3,85	Арагонит	2,94	Г амбергит	2,35
Демантоид	3,82—3,85	Пренит	2,87—2,93	Алебастр (гипс)	2,30—2,33
Ставролит	3,7—3,8	Яшма	2,58—2,91	Содалит	2,13—2,29
Пироп	3,65—3,80	Лазурит	2,4—2,9	Натролит	2,20—2,25
Уваровит	3,77	Бериллонит	2,80—2,85	Стихтит	около 2,2
Александрит	3,70—3,73	Вард ит	2,81	Опал	1,98—2,20
Хризоберилл	3,70—3,72	Стеатит (жировик)	2,7—2,8	Сера	2,05—2,08
Родонит	3,40—3,70	Бирюза	2.60—2,80	Морская пенка (сепиолит)	2,0
Родохрозит	3,30—3,70	Серпентин	2,4—2,8	Улексит	1,9—2,0
Кианит	3,65—3,69	Г арниерит	2,3—2,8	Слоновая кость	1,7—2,0
Бенитоит	3,65—3,68	Изумруд	2,67—2,78	Г ейлюссит	1,99
Г россуляр	3,60—3,68	Жемчуг	2,60—2,78	Курнаковит	1,86
Баритокальцит	3,66	Берилл	2,65—2,78	Гагат	1,30—1,35
Шпинель	3,58—3,61	Битовнит	2,71—2,74	Янтарь	1,05—1,30
Таафеит	3,6	Скаполит	2,57—2,74
Топаз	3,53—3,56	Кальцит	2,71

Для этого способа подходит только тяжёлая вода которую можно разбавлять дистиллированной водой. Очень часто используют в качестве тяжёлой воды растворы Туле, Клеричи и Сушина.

Все тяжёлые растворы после разбавления можно восстановить до исходной плотности путём обычного выпаривания на водяной бане. Если камень будет чистым и не разбавлен другими минералами то вы определите этим методом очень точную плотность этого камня.

Источник

Плотность вещества

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).

Масса

Начнем с самого сложного — с массы. Казалось бы, это понятие мы слышим с самого детства, примерно знаем, сколько в нас килограмм, и ничего сложного здесь быть не может. На самом деле, все сложнее.

В Международном бюро мер и весов в Париже есть цилиндр массой один килограмм. Материал этого цилиндра — сплав иридия и платины. Его масса равна одному килограмму, и этот цилиндр — эталон для всего мира.

Высота этого цилиндра приблизительно равна 4 см, но чтобы его поднять, нужно приложить немалую силу. Необходимость эту силу прикладывать обуславливается инерцией тел и математически записывается через второй закон Ньютона.

Второй закон Ньютона

F = ma

В этом законе массу можно считать неким коэффициентом, который связывает ускорение и силу. Также масса важна при расчете силы тяготения. Она является мерой гравитации: именно благодаря ей тела притягиваются друг к другу.

Закон Всемирного тяготения

F = GMm/R2

M — масса первого тела (часто планеты) [кг]

m — масса второго тела [кг]

R — расстояние между телами [м]

G — гравитационная постоянная

G = 6.67 × 10-11 м3 кг-1 с-2

Когда мы встаем на весы, стрелка отклоняется. Это происходит потому, что масса Земли очень большая, и сила тяготения буквально придавливает нас к поверхности. На более легкой Луне человек весит меньше в шесть раз. Когда думаешь об этом, хочется взвешиваться исключительно на Луне🙃

Откуда берется масса

Физики убеждены, что у элементарных частиц должна быть масса. Доказано, что у электрона, например, масса есть. В противном случае они не могли бы образовать атомы и всю видимую материю.

Вселенная без массы представляла бы собой хаос из различных излучений, двигающихся со скоростью света. Не существовало бы ни галактик, ни звезд, ни планет. Здорово, что это не так, и у элементарных частиц есть масса. Только вот пока непонятно, откуда эта масса у них берется.

Мужчину на этой фотографии зовут Питер Хиггс. Ему мы обязаны за предположение, экспериментально доказанное в 2012 году, что массу всех частиц создает некий бозон.

Бозон Хиггса невозможно представить. Это точно не частица в форме шарика, как обычно рисуют электрон в учебнике. Представьте, что вы бежите по песку. Бежать ощутимо сложно, как будто бы увеличилась масса. Частицы пробираются в поле Хиггса и получают таким образом массу.

Объем тела

Объем — это физическая величина, которая показывает, сколько пространства занимает тело. Это важный навык — уметь объемы соотносить. Например, чтобы посчитать, сколько пластиковых шариков помещается в гигантский бассейн.

Например, чтобы рассчитать объем прямоугольного параллелепипеда, нам нужно перемножить три его параметра.

Формула объема параллелепипеда

V = a*b*c

А для цилиндра будет справедлива такая формула:

Формула объема цилиндра

V = S*h

S — площадь основания [м^2]

Плотность вещества

Плотность — скалярная физическая величина. Определяется как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму.

Формула плотности вещества

р — плотность вещества [кг/м^3]

m — масса вещества [кг]

V — объем вещества [м^3]

Плотность зависит от температуры, агрегатного состояния вещества и внешнего давления. Обычно если давление увеличивается, то молекулы вещества утрамбовываются плотнее — следовательно, плотность больше. А рост температуры, как правило, приводит к увеличению расстояний между молекулами вещества — плотность понижается.

Ниже представлены значения плотностей для разных веществ. В дальнейшем это поможет при решении задач.

Источник

Узнаем как правильно определить плотность камня?

Что это за характеристика?

Для любого вещества под плотностью понимается масса, поделенная на единицу объема. Так как камни (то есть минералы) имеют неоднородный состав и включают в себя элементы различной атомарной массы, физическая характеристика их плотности может значительно различаться. Также плотность камней зависит не только от тяжести элементов, их составляющих, но и от того, насколько плотно «упакованы» в их внутренней структуре элементарные частицы.

Вопросами изучения плотности минералов занимается минералогия. Плотность камня рассчитывается путем деления массы минерала-образца в единице объема на массу воды того же объема при температуре 4 ⁰С. К примеру, вес образца 200 грамм. Воды в том же объеме 40 грамм. В этом случае плотность данного камня будет равна 5.

Измеряется плотность камней в килограммах на метр кубический или граммах на сантиметр кубический.

Как найти плотность камня?

Плотность драгоценных камней

Пройдемте в лабораторию

Как измерить плотность драг. камней в лабораторных условиях? Лучше всего подходит для этого гидростатический метод. Его принцип был предложен греческим ученым Архимедом много столетий назад. Суть принципа, известного из школьного курса физики, такова: погруженное в жидкость тело выталкивается из неё силой, которая равна весу вытесненной данным телом жидкости.

Говоря проще, если подвесить камень и опустить в воду, то вес его уменьшится по сравнению с первоначальным на столько, сколько весит объем воды, вытесненной им. Понятно, что этот объем будет равен собственному объему камня.

Таким образом путем последовательного взвешивания камней в воздухе, а затем в воде мы сможем получить все нужные нам для расчёта данные.

Материалы первой группы имеют высокий показатель твердости и, чаще всего, строение средне- либо крупнозернистое. В так называемом невыветренном состоянии они обладают небольшим водопоглощением. У других (малопрочных) пород, как ясно из названия, прочность значительно ниже. Они же обладают гораздо более высокой степенью водопоглощения.

Рассчитываем плотность природных камней

Легче всего это сделать, располагая мерным градуированным цилиндром объемом около полулитра. В такой цилиндр наливают 200-300 мл воды и помещают кусочек исследуемого каменного материала.

Суммарный объем помещенных в воду образцов узнают по количеству воды, вытесненной ими. Затем делением их массы на вычисленный объем получают среднюю плотность материала.

Что важно учесть?

Следует заметить, что данный метод годится лишь для плотных каменных пород с незначительным водопоглощением (не более 2 %). Если эта характеристика выше (до 5 %), сухой образец, предварительно взвесив, вначале необходимо поместить в водную среду для насыщения. Затем определяется средняя плотность вышеуказанным методом. Насыщение считается полным, если при водопоглощении вес прекращает прирастать.

Сделай сам

При отсутствии в полевых условиях мерного цилиндра достаточного объема определить количество вытесненной воды можно следующим образом. В любом металлическом сосуде цилиндрической формы чуть ниже верха пробивается отверстие в стенке обычным гвоздем, затем туда вставляется трубочка, которую также можно изготовить самостоятельно, свернув любую пленку. Закрепляют ее в стенке цилиндра пластилином или любым подобным материалом.

Таким образом, получают походный объемомер. Если данный агрегат используется постоянно, трубочку имеет смысл припаять стальную или латунную.

Камни, сделанные руками человека

Всё написанное выше относилось к природным камням. А теперь пора поговорить и об искусственных. Они могут быть стеновыми, дорожными и бортовыми. Сюда же следует отнести бетонную кровельную черепицу и тротуарную плитку, а также всевозможные отмостки, лестничные ступени и элементы дымоходов.

Зависят эти требования от предполагаемых условий эксплуатации и имеющегося в наличии материала.

Какими могут быть искусственные камни

Стеновые камни по уровню средней плотности (и, кроме того, теплопроводности) считаются эффективными (плотностью до 1 400 кг/м³), условно-эффективными (1 400-1 650 кг/м³) и тяжелыми (выше 1 650 кг/м³). Большинство из них сейчас производят из легкого бетона небольшой плотности (до 1 800 кг/м³).

Тяжелый бетон (в том числе песчаный) с высокой истираемостью и низким водопоглощением применяется при производстве бортовых или дорожных камней, а также тротуарной плитки, так как условия их эксплуатации более суровые, чем у стеновых.

Источник

Приблизительный расчет веса закрепленных камней

Независимый эксперт-геммолог. Научные звания: G.G. GIA (Дипломированный Геммолог, Геммологический Институт Америки), A.J.P. GIA (Акредитованный Ювелирный Профессионал Геммологического Института Америки), MBA Kingston University UK (Магистр Делового Администрирования Университета Кингстон Великобритания).

Автор книги-бестселлера «Драгоценные камни».

Другие публикации эксперта:

Вставка в ювелирное изделие может быть дешевой, в таком случае можно особенно не заморачиваться. Если судьба такого изделия – переплавка, то и измерять ничего не придется. Вставку можно вытащить и просто вернуть клиенту. Совершенно другое дело, когда в руки попадает украшение, скажем, 56й, 72й или 84й пробы с драгоценным камнем. Оценивать такое изделие раздельно по цене лома и цене камня было бы варварством, к тому же выкреплять вставку из старинного украшения задача не всегда простая, а при условии «глухой» закрепки и вовсе невозможная.

В случае сложной закрепки камня или уникального изделия с драгоценной вставкой, на помощь ювелиру – оценщику придет математика. Существует ряд довольно простых формул, которые позволят установить вес ювелирного камня, не вытаскивая его из изделия. Всё, что потребует – это ювелирный гейджер и умение им пользоваться. Размеры камня следует определять с точность до 0.01мм. Конечно же математическое установление веса имеет погрешность. Рассчитанный вес камня может отличаться от фактического на 10 – 15%. Однако в некоторых случаях недостаток точности с лихвой компенсируется отсутствием необходимости разборки ювелирного украшения.

Таблица 1. Средняя плотность для разных групп минералов в г/см³

В Таблице 2 приведены формулы для расчета веса камней определенной формы огранки.

Таблица 2. Формулы приблизительного расчета веса закрепленных камней

Обозначения в таблице:
D – Диаметр камня
L – Длина камня
W – Ширина камня
Dth – глубина или толщина камня (состоит из суммы высот короны, рундиста и павильона)
SG – средняя плотность минерала (см. Таблицу 1)
WC – фактор коррекции веса

Как измерять линейные параметры камней показано на рисунках 1 и 2.

Таблица 3.Поправочные коэффициенты при определении веса закрепленных в изделии ювелирных камней

Особого внимания заслуживает тема определения приблизительного веса камней, ограненных кабошоном. Кабошон должен быть гладкий, без какой-либо резьбы на поверхности, без просверленных отверстий. В большинстве случаев огранка кабошоном применяется только к недорогим ювелирным камням, но из любого правила бывают исключения. Специфика расчета веса кабошона состоит в том, что этот вид огранки не имеет четких правил, поэтому формула для расчета одна – универсальная, а поправочный коэффициент приходится определять «на глаз» по таблице 4.

Таблица 4. Поправочные коэффициенты кабошонов

Форм огранки кабошонов существует великое множество и для этих случаев существуют более подробные таблицы поправочных коэффициентов.
Как практически использовать приведенную выше информацию?

Предположим, имеется кольцо, в котором закреплен рубин диаметром 4.00 мм, высотой 3.90мм, с очень толстым рундистоми сильно увеличенным павильоном.

Для начала вычислим вес камня без корректирующих факторов. Воспользуемся формулой из Таблицы 2 и значением SGиз Таблицы 1:

Вес = 4.00 (диаметр камня в мм) х 4.00 х 3.90(высота или глубина камня в мм) х 4.00 (SGдля корундов) х 0.0018 = 0.44928 кт (округляем до 0.45 карата)

Из-за толщины рундиста добавим к весу 5%, а за счет сильно увеличенного павильона еще 10%. Итого WCсоставит приблизительно + 15% от общего веса камня. То есть наш рубин в кольце весит скорее всего 0.45 х 1.15 = 0.5175 (округляем до 0.52) карата.

Источник

ФОРМУЛЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ КАМНЯ

Формула определения массы бриллиантов основана на показателях углов и пропорций, характерных для “идеальной” американской огранки. В случае очевидных отклонений следует сделать допуск.

“Идеальные” соотношения длины и ширины у бриллиантов фантазийных видов огранки следующие:

Для определения массы поправка величиной от 1 до 10% производится для камней с подчеркнутыми фантазийными пропорциями отклонения от норм огранки, при зауженном( или расширенном) конусе калетты, чрезвычайном расширении некоторых участков, “выпуклостях”, видимых на павильоне ( эти отклонения не влияют на соотношение длины и ширины ).

диаметр 2 х высота х 0,0061

длина х ширина х высота х 0,0080

длина х ширина х высота х 0,0092

длина х ширина х высота х 0,0100

длина х ширина х высота х 0,00565

длина х ширина х высота х 0,058

длина х ширина х высота х 0,00585

длина х ширина х высота х 0,00595

длина х ширина х высота х 0,00615

длина х ширина х высота х 0,0060

длина х ширина х высота х 0,0059

длина х ширина х высота х 0,00575

длина х ширина х высота х 0,0059

1. Определить величину диаметра

2. Затем определить высоту камня по формуле : диаметр х 0,60;

При определении приблизительной высоты на камне типа «рыбий глаз» умножьте величину диаметра на 0,55 или даже на 0,50 ( в зависимости от величины отклонения )

Полная огранка : диаметр2 х высота х 0,0061 = масса в каратах

Одинарная ( Кр-17 ) : диаметр2 х высоту х 0,0069 = масса в каратах

Формула рассчитана для камней с тонким и средним рундистом. Для определения массы камней с более толстым рундистом нужно следующее:

для камней с рундистом от среднего до слегка утолщенного увеличить показатель массы от 2 до 4 %

для камней с толстым или чрезвычайно толстым рундистом увеличение должно быть выполнено соответственно на 5 – 10 %

ОГРАНЕННЫЕ ЦВЕТНЫЕ КАМНИ

ФОРМУЛА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ КАМНЕЙ

диаматр2 х высота х плотность х 0,0018

длина х ширина х высота х плотность х 0,0020

Изумрудная или восьмиугольник

длина х ширина х высота х плотность х 0,00245

длина х ширина х высота х плотность х 0,0029

длина х ширина х высота х плотность х 0,0016

длина х ширина х высота х плотность х 0,00175

длина х ширина х высота х плотность х 0,0023

При определении массы ограненных камней обычно выполняется надбавка на фактов

«выпуклости». Ее величина зависит от степени «выпуклости» и колеблется от 2 до 6 % к установленной массе камня.

длина х ширина х высота х плотность камня х 0,0026 = масса камня в каратах

диаметр бусины2 х плотность камня х 0,00259 = масса камня в каратах

Примечания: к кабошонам – если купол кабошона плоский или низкий, то при определении массы следует применять коэффициент 0,0029

ТАБЛИЦА ПЛОТНОСТИ КАМНЕЙ

Альмандин (группа граната )

Демантоид (группа граната)

Гессонит (групп граната )

Кровавик (гематит, гелиотроп )

Кошачий глаз ( хризоберилл )

Морганит (розовый берилл)

Перидот (хризолит оливин )

Пироп ( группа граната )

Родолит (группа граната)

Рубелит (розовый турмалин )

Спессартин (группа граната )

Солнечный камень- ортоклаз

Тигровый кварцевый глаз

Тсаворит, тзаворит (гранат)

Фианит ( кубический цирконий)

Синтетический рутил Синтетический корунд

Для определения массы камней все измерения должны быть выполнены с точностью до 0,01 мм.

При измерении круглых и овальных камней за их диаметр принимается среднее арифметическое двух измерений в разных направлениях диаметров данного камня.

ЗАВИСИМОСТЬ МАССЫ НАТУРАЛЬНОГО И КУЛЬТИВИРОВАННОГО ЖЕМЧУГА ОТ ЕГО ДИАМЕТРА

ПРИМЕЧАНИЕ : В случае необходимости определения массы жемчуга большего диаметра пользоваться формулой М = 0,00142 х Д3 гр.

ТАБЛИЦА ДЛЯ ПЕРЕСЧЕТА ОГРАНЕННЫХ ВСТАВОК ПО ТАБЛИЦАМ АД ( Лаверидж )

Коэф= d бриллианта (3,52)

г. Ростов-на-Дону,
ул. Страны Советов 19,
офис 300

Источник