كثافة الصخور والمعادن الشائعة

الكثافة هي مقياس كتلة المادة لكل وحدة قياس ، على سبيل المثال تكون كثافة مكعب بوصة واحدة من الحديد أكبر بكثير من كثافة مكعب من بوصة واحدة من القطن ، وفي معظم الحالات تكون الأجسام الكثيفة أثقل أيضًا .يتم التعبير عن كثافات الصخور والمعادن عادةً كثقل محدد ، وهو كثافة الصخور بالنسبة لكثافة الماء ، وهذا ليس معقدًا كما تظن لأن كثافة الماء تبلغ 1 جرام لكل سنتيمتر مكعب أو 1 جم لكل سم3 ، لذلك فإن هذه الأرقام تترجم مباشرة إلى جرام لكل سنتيمتر مكعب أو طن لكل متر مكعب .تعتبر كثافات الصخور مفيدة للمهندسين بالطبع ، كما أنها ضرورية للفيزيائيين الجيوفيزيائيين الذين يجب عليهم أن يصمموا صخور قشرة الأرض لحسابات الجاذبية المحلية .

الكثافة المعدنية

كقاعدة عامة تتميز المعادن غير المعدنية بكثافة منخفضة بينما تحتوي المعادن الفلزية على كثافة عالية ، ومعظم المعادن الرئيسية المكونة للصخور في قشرة الأرض مثل الكوارتز والفلسبار والكالسيت لها كثافة متشابهة للغاية ، ويمكن أن تحتوي بعض من أثقل المعادن المعدنية مثل الإيريديوم والبلاتين ، على كثافات تصل إلى 20 .

كثافات الصخور

كثافة الصخور حساسة للغاية للمعادن التي تشكل نوعًا معينًا من الصخور ، وتميل الصخور الرسوبية والجرانيت الغني بالكوارتز والفلسبار إلى أن تكون أقل كثافة من الصخور البركانية ، وإذا كنت تعرف علم الصخور البركاني الخاص بك ، فسترى أنه كلما كانت الصخور أكثر كثافة غنية بالمغنيسيوم والحديد كلما زادت كثافتها .يمكن أن يكون للصخور من نفس النوع مجموعة من الكثافات ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى صخور مختلفة من نفس النوع تحتوي على نسب مختلفة من المعادن ، على سبيل المثال يمكن أن يحتوي الجرانيت على محتوى كوارتز يتراوح بين 20٪ و 60٪ .

العلاقة بين مسامية الصخور والكثافة

يمكن أن يعزى هذا النطاق من الكثافة أيضًا إلى مسامية الصخرة وهو مقدار المساحة المفتوحة بين الحبوب المعدنية ، ويتم قياس هذا إما عشري بين 0 و 1 أو كنسبة مئوية ، وفي الصخور البلورية مثل الجرانيت التي تحتوي على حبيبات معدنية ضيقة ومتشابكة تكون المسامية منخفضة جدًا أقل من 1 في المائة ، وعلى الطرف الآخر من الطيف يوجد الحجر الرملي بحبيبات الرمال الكبيرة الفردية ، ويمكن أن تصل مسامتها إلى 10 في المائة إلى 35 في المائة .إن المسامية من الحجر الرملي لها أهمية خاصة في جيولوجيا النفط ، وكثير من الناس يعتقدون أن خزانات النفط تجمعات أو بحيرات من النفط تحت الأرض ، على غرار طبقة المياه الجوفية المحصورة التي تحمل المياه ولكن هذا غير صحيح ، وبدلاً من ذلك تقع الخزانات في الحجر الرملي الذي يسهل اختراقه ، حيث يتصرف الصخر مثل الإسفنج حيث يحتفظ بالزيت بين المسام .[1]

كيفية حساب الكثافة

الكثافة هي قياس كمية الكتلة لكل وحدة حجم ، ومن أجل حساب الكثافة تحتاج إلى معرفة كتلة وحجم العنصر ، وعادة ما تكون الكتلة هي الجزء السهل بينما يمكن أن يكون الحجم صعبًا ، وعادة ما يتم إعطاء الأشياء البسيطة الشكل في مشكلات الواجب المنزلي مثل استخدام المكعب أو الطوب أو الكرة .صيغة الكثافة هي الكثافة = الكتلة / الحجمالكثافة هي مقدار المادة الموجودة في المجلد ، ويزن كائن كثيف أكثر من كائن أقل كثافة بنفس الحجم ، وكائن أقل كثافة من الماء سوف تطفو عليه ، وواحد مع كثافة أكبر سوف تغرق ، ومعادلة الكثافة هي كثافة تساوي الكتلة لكل وحدة حجم ، ومفتاح حل الكثافة هو الإبلاغ عن الكتلة المناسبة ووحدات الحجم ، وإذا طُلب منك إعطاء الكثافة في وحدات مختلفة من الكتلة والحجم فستحتاج إلى تحويلها .إذا أعطيت لك كائنًا صلبًا منتظمًا ، يمكنك قياس أبعاده وحساب حجمه ، ولسوء الحظ يمكن قياس حجم الأشياء القليلة في العالم الحقيقي هذا بسهولة وفي بعض الأحيان تحتاج إلى حساب حجم عن طريق النزوح .على سبيل المثال إذا كان لديك جندي لعبة معدنية ، يمكنك أن تقول أنها ثقيلة بما يكفي لتغرق في الماء ، ولكن لا يمكنك استخدام المسطرة لقياس أبعادها ، ولقياس حجم إصبع القدم املأ أسطوانة متدرجة حوالي نصف الطريق بالماء ، وسجل المستوى ثم أضف اللعبة وتأكد من إزاحة أي فقاعات هواء قد تلتصق بها وسجل قياس حجم جديد ، وبالتالي إن حجم الجندي لعبة هو المجلد النهائي ناقص المجلد الأولي حيث يمكنك قياس كتلة اللعبة الجافة ثم حساب الكثافة .

نصائح لحسابات الكثافة

في بعض الحالات سيتم إعطاء الكتلة لك ، وإذا لم يكن كذلك فستحتاج إلى الحصول عليها بنفسك من خلال وزن الكائن ، وعند الحصول على الكتلة ، كن على دراية بمدى دقة ودقة القياس ، والشيء نفسه ينطبق على قياس حجم ، ومن الواضح ستحصل على قياس أكثر دقة باستخدام أسطوانة متدرجة من استخدام دورق ، ومع ذلك قد لا تحتاج إلى مثل هذا القياس الدقيق ، كما أن الأرقام المهمة الواردة في حساب الكثافة هي أرقام القياس الأقل دقة ، لذلك إذا كانت كتلتك 22 كجم فإن الإبلاغ عن قياس الحجم إلى أقرب ميكروليتر ليس ضروريًا .مفهوم آخر مهم يجب وضعه في الاعتبار هو ما إذا كانت إجابتك معقولة ، وإذا كان الكائن يبدو ثقيلًا بالنسبة لحجمه ، فيجب أن يكون له قيمة عالية الكثافة ، وضع في اعتبارك أن كثافة الماء حوالي 1 جم / سم مكعب ، كما إن الأجسام أقل كثافة من هذا الطفو في الماء في حين أن الكائنات التي هي أكثر كثافة بالوعة في الماء ، وإذا غرق كائن ما في الماء فمن الأفضل أن تكون قيمة الكثافة أكبر من 1 .[2]