Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

9.1: Питома вага

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    37519

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Питома вага (SG) дорогоцінних каменів є постійною, широко використовуваною в діаграмах геммологічних властивостей. Хоча не кожен геммолог любить робити тест SG, це все ще властивість, яка може бути дуже корисною, коли інші загальні тести не вдаються.
    Метод визначення використовує гідростатичний баланс.

    Базовий

    Питома вага (також відома як «відносна щільність») - це співвідношення між вагою каменю в повітрі і вагою рівного обсягу у воді. За умовністю температура води становить 4° C і в стандартній атмосфері, оскільки щільність води найбільша за цих умов. Кімнатні температурні умови адекватні для геммологічних цілей, так як невелика різниця в щільності води мало вплине на показання (вимірюється до другої десяткової).

    Оскільки питома вага відносно ваги об'єкта у повітрі та його ваги у воді, вона є співвідношенням і не виражається в одиницях (наприклад, кг/м³). Наприклад, SG Алмаза = 3,52 (тоді як щільність Алмаза = 3,52 г/см³).

    У геммології питома вага, як правило, визначається за допомогою апарату, заснованого на принципі Архімеда.
    Принцип Архімеда (або Закон плавучості) стверджує, що: висхідна сила на зануреному об'єкті дорівнює вазі зміщеної рідини.
    Це може здатися складним, але це досить простий, але геніальний закон.

    Розглянемо дві кулі однакової ваги, але різної питомої ваги, наприклад, 10-грамовий золотий куля і 10-грамовий срібний куля. Золота куля має sg 19,3, тоді як срібло має sg 10,5.
    Оскільки золото має sg, який майже вдвічі більше срібла, ви можете собі уявити, що 10-грамовий золотий куля буде меншим, ніж 10-грамовий срібний куля. Іншими словами, золотий куля буде мати менший обсяг, ніж срібний куля.
    Коли ви повісите обидва кульки у воді (занурене), то срібний куля витіснить набагато більше води, ніж золотий куля за рахунок свого більшого обсягу.

    Вода має sg 1, тому вага кубічного сантиметра води дорівнює 1 граму (насправді 0,0098 Ньютона, але грам використовується для простоти). За допомогою деякої простої математики ми можемо обчислити обсяг куль. Обсяг золотої кулі становить 0,52 кубічного сантиметра, а обсяг срібного кулі - 0,95 кубічного сантиметра (обсяг маси ділиться на щільність).
    З цього можна зробити висновок, що срібна куля витіснить 0,95 кубічного сантиметра води, яка важить 0,95 грама. Золотий куля витіснить 0,52 грама води (адже 1 кубічний сантиметр води важить 1 грам).

    Тепер повернемося до принципу Архімеда: висхідна сила на зануреному об'єкті дорівнює вазі витісненої рідини (рідиною в даному випадку є вода). Срібна куля витісняє більшу вагу води, тому він буде відчувати більшу висхідну силу, ніж золотий куля, і підніметься вище у воді при зануренні.

    Поширена помилка - опускати предмет у воду таким чином, щоб він опустився на дно. Він не може працювати в такому випадку, оскільки потім вже не «занурюється».

    Щільність

    Щільність відрізняється від питомої ваги тим, що це маса предмета, поділена на його обсяг, виражена в кг/м³ стандартами СІ (Le Système International d'Unités - Міжнародна система одиниць). У геммології використовується г/см³. Інші системи зважування все ще широко використовуються (в основному в США та Великобританії), але метрична система СІ повільно знаходить там свій шлях.

    Маса і вага

    Маса - це кількість матеріалу в об'єкті і є фізичною властивістю цього предмета (як дорогоцінний камінь), виражене в кг (кілограмі) за стандартами СІ.

    Вага - сила тяжіння (9,8 м/с²) на цьому об'єкті і виражається в N (ньютон). Вага не є фізичною властивістю, оскільки вона може змінюватися в різних ситуаціях. Камінь важить менше на Місяці Землі, ніж на Землі, але його маса залишиться такою ж.

    Як можна зробити висновок, ми повинні використовувати «масу» замість «ваги», коли є науково правильними, але в щоденному вживанні маса і вага взаємозамінні.

    Карат (ct) - прийнята одиниця маси (або ваги, якщо завгодно).

    Вимірювання питомої ваги

    Метод вимірювання СГ - з гідростатичним балансом.
    Спочатку камінь зважується на повітрі, а потім зважується при повному зануренні у воду. Після цього гирі вставляються в просту формулу.

    \[ SG = \frac{weight\ of\ stone\ in\ air}{weight\ of\ stone\ in\ air\ -\ weight\ of\ stone\ in\ water}\]

    Демонстрацію можна побачити в цьому відео.

    Відео-презентація

    Відео\(\PageIndex{1}\): Відео, що показує метод визначення гідростатичної питомої ваги

    Питома вага деяких звичайних мінералів дорогоцінних каменів

    Таблиця\(\PageIndex{1}\): Питома вага звичайних дорогоцінних каменів

    Джем Мінерал Питома вага
    Агат 2,60 - 2,65
    Олександрит 3,70 - 3,73
    Алланіт 3,5 - 4,2
    Альмандин (Гранат) 4.97
    Амазонит (польовий шпат) 2,56 - 2,58
    Бурштин 1.08
    Амблігоніт 3.03
    Аметист 2,63 - 2,65
    Аметрин 2,63 - 2,65
    Анатаз 3.88
    Андалузит 3.12 - 3,18
    Андезин (польовий шпат) 2.68
    Андрадит (Гранат) 3.859
    Апатит 3.21
    Апофіліт 2,30 - 2,50
    Аквамарин (Берил) 2,67 - 2,71
    Авантюрин 2,62 - 2,65
    Аксініт 3.28
    Азурит 3.8
    Барит 4.5
    Бастнезіте 4.98
    Бенітоіт 3.67
    Берил 2.69
    Бериллоніт 2.82
    Біксбіт (берил) 2,66 до 2,70
    Бразильська гілка 2.99
    Бронзит 3.3
    Кальцит 3.28
    Сердолік 2.82
    Касситерит 4.5
    Небесна 3.67
    Церусит 2.69
    Халцедон 2.82
    Хром Діопсид 3.22 до 3,38
    Хризоберил Від 3,5 до 3,84
    Хризоколла 2,00 до 2,45
    Хризопраз 3,97 до 4,00
    Цитрин 2.65
    клінозоізит Від 3,3 до 3,4
    Колеманіт 2.42
    Корал Від 2,6 до 2,7
    Крокоїт від 5.90 до 6.10
    Кубічний цирконій 5,60 - 5,90
    Куприт 5,85 - 6,15
    Данбуріт 3.00 - 3.07
    Датоліт 2.95
    Демантоїд (андрадит) 3,82 - 3,85
    Діамант 3.52
    Діопсид 3.29
    Діоптаза 3.30
    Доломіт 2,85 - 2,95
    Дюмортьєрит 3,26 - 3,41
    Еканіт 3.28
    Смарагд (Берил) 2.71
    Енстатит 3.27
    Епідот 3.45
    Евклаз 3.10
    Фаяліте (Олівін) 4.3
    Фіброліт (силіманіт) 3.25
    Вогняний опал 2.00
    Флюорит 3.18
    Ганіт 3.98
    Ганошпінель 3.97
    Скло (рукотворне) 3,15 - 4,20
    Гошеніт (берил) 2.69
    Гроссулар (Гранат) 3.64
    Хакманіт 2,15 - 2,40
    Гамбергіт 2.35
    Хауйн 2.40
    Геліодор (Берил) 2.69
    Гематит 5.05
    Геміморфіт 3.45
    Гессоніт (Гранат) 3.65
    Хідденіт (Сподумен) 3,16 - 3,20
    Говлит 2,53 - 2,59
    Гідросулярний (Гранат) 3.36 до 3.55
    Гіперстен 3.45
    Ідолокраз 3.38
    Іоліт 2.59
    Слонова кістка 1,7 - 2,0
    Жадеїт 3.34
    Яшма (кварц) 2,58 - 2,91
    Корнерупін 3.32
    Кунзіт (Сподумена) 3,16 - 3,20
    Кіаніт 3.68
    Лабрадорит (польовий шпат) 2.69
    Лазурит 2.80
    Лазуліт 3.09
    лейцит 2.47
    Магнезит 3.00 - 3,12
    Малахіт 3.80
    Мау-сидіти від 2,50 до 3,50
    Мікролін (польовий шпат) 2.56
    Муассаніт 3.17 до 3.24
    Молдавіт 2.40
    Місячний камінь (польовий шпат) 2.57
    Морганіт (берил) 2,80 до 2,91
    Натроліт 2.22
    Нефрит 2,90 - 3.04
    Обсидіан 2,30 - 2,60
    Олігоклаза (польовий шпат) 2,64 до 2,66
    Онікс 2.70
    Опал 2.10
    Ортоклаз (польовий шпат) 2.6
    Перлина (культивована) 2.75
    Перлина (натуральна) 2.71
    Перидот (олівін) 3.34
    Петаліт 2.39
    Фенакіт 2.96
    Празиоліт (кварц) 2.65
    преніт 2.87
    Прустит 5,57 - 5,64
    Пурпурит 3.35
    Піроп (Гранат) 3.70
    Кварц 2.65
    Родизит 3.40
    Родохрозит 3.60
    Родоліт (Гранат) 3,93 - 4,30
    Родоніт 3.60
    Рубін (корунд) 3,97 - 4.08
    Рутил 4.2
    Санідин (польовий шпат) 2.57
    Сапфір (корунд) 3,99 - 4,00
    Сапфірин 3.54—3,51
    Скаполіт Від 2,5 до 2,7
    Шееліт 6.00
    Серпантин 2,40 - 2,80
    Сілліманіт 3.25
    Сріблястий 10.5
    Сингаліт 3.48
    Смітсоніт 4.35
    Содаліт 2.13 - 2,29
    Спессартин (Гранат) 4.16
    Сфалерит 4.09
    Сфен 3.53
    Шпінель 3.60
    Сподумен 3.18
    Стауроліт 3.70
    стронцію титанат 5.13
    Тааффіт 3.61
    Танталіт 5.18 - 8.20
    Танзанит (Цоізит) 3,28 - 3,35
    Томсоніт 2.35
    Туліт (Цоізит) 3.10-3.38
    Тигрове око (кварц) 2,64 - 2,71
    Топаз (безбарвний) 3.56
    Топаз (жовтий) 3.53
    Турмалін 3.02 - 3,26
    Тремоліт 2,90 - 3,10
    Цаворит (Гранат) 3.49
    Тутупіт 2,37 - 2,57
    Бірюзовий 2.80
    Улексит 1,95
    Уваровіт (Гранат) 3.77
    Ванадиніт 6.6 і 7.2
    Варісцит 2.55
    Везувіаніт 3,35—3,45
    Вівіаніт 2.65
    Віллеміт 4.03
    Вульфеніт 6.70 - 7.00
    Цинцит 5.66
    Циркон, (безбарвний, синій) 4.69
    Циркон, (зелений) 4.50
    Цоізит 3.10

    Зовнішні посилання

    • Питома вага відео (Барбра Вольтер, розміщений на Google Video)