Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Объем измерения

Проще говоря, объем измеряет пространство, которое занимает объект. Для определения объема правильных геометрических фигур, таких как сферы, кубы и коробки, используется установленная формула. К сожалению, камни редко бывают геометрической формы. Поэтому для поиска объема требуется особая техника. Архимед открыл вытеснение воды, и чтобы найти объем с помощью вытеснения воды, нужно немного подумать и немного сообразить. Также помните, что один кубический сантиметр воды равен одному миллилитру воды.

Вытеснение воды означает, что объект, помещенный в воду, вытесняет объем воды, равный объему объекта. Например, предмет объемом 5 кубических сантиметров, погруженный в емкость с водой, вытеснит 5 миллилитров воды. Если емкость имеет размеры, первоначальное показание 10 миллилитров воды изменится на 15 миллилитров после того, как объект объемом 5 кубических сантиметров будет погружен в воду.

Для определения объема путем вытеснения воды необходимо поместить образец породы в контейнер с отметками измеренного объема, например мерную чашку. Перед добавлением камня налейте в чашу достаточно воды, чтобы камень полностью погрузился в воду. Измерьте объем воды. Добавьте камень, убедившись, что к нему не прилипли пузыри. Отмерьте полученный объем воды. Вычтите начальный объем только воды из конечного объема воды и породы, чтобы найти объем породы. Итак, если начальный объем воды составляет 30 миллилитров, а конечный объем воды и породы составляет 45 миллилитров, объем одной только породы составляет 45-30 = 15 миллилитров или 15 кубических сантиметров. Конечно, числа в природе, как и камень, скорее всего, не будут четными числами.

Если камень не подходит для мерной чашки, используйте емкость, достаточно большую, чтобы погрузить камень в воду. Поставьте емкость в лоток. Наполните емкость полностью водой

Осторожно, без волн и брызг, опустите камень в воду. Вся вода, пролитая из контейнера, должна собираться в нижележащий лоток

Очень осторожно снимите емкость с лотка, не проливая на лоток больше воды. Измерьте намеренно пролитую воду в лотке, чтобы определить объем камня. Количество воды, вытесненной из контейнера камнем и захваченной в лотке, равно объему камня.

Предупреждения

Некоторые осадочные породы, такие как песчаник, разрушаются при погружении в воду. В общепринятом методе предотвращения разложения образца используются тонкие слои воска для защиты образца. Несколько раз окуните образец в расплавленный воск, давая воску немного остыть между слоями. Дайте воску полностью остыть, затем найдите массу камня с восковым покрытием. Вычтите массу в восковой оболочке из каменной массы, чтобы найти массу воска. Используйте метод вытеснения воды, чтобы найти общий объем. Используйте формулу плотности (плотность парафинового воска колеблется от 0,88 до 0,92), чтобы найти объем воска. Вычтите объем парафина из измеренного общего объема, чтобы найти объем образца породы.

Физические науки

В физике удельным называют вес, измеренный в единице объема однородного вещества.

Вес в системе СИ указывается в Ньютонах (Н), а объем исчисляется в кубических метрах. Таким образом, единицей искомой характеристики становится Ньютон на кубический метр (Н/куб.м). Отсюда следует, что эта величина определяет, с какой силой воздействует на опору один кубометр измеряемого вещества.

Физическая формула: У. в. = Вес объекта, Н / Объем объекта, куб. м.

В отличие от массы, просто характеризующей объект, вес — величина векторная, то есть он является силой, которая имеет направление приложения и описывает воздействие тела на другие объекты. В обычных условиях на поверхности Земли нам, не физикам, незаметна разница. Мы зачастую путаем эти термины в разговоре и совсем не переживаем по этому поводу

Но важно все же понимать, какой принципиально разный смысл имеют эти понятия

Если в приведенной выше формуле использовать массу тела, мы получим его удельную массу, или плотность. Этот параметр характеризует, сколько вещества содержится в единице объема, и измеряется в кг/куб. м.

Масса тела всегда остается неизменной, в то время как вес может меняться в зависимости от географической широты места и высоты его над уровнем моря.

Представив числитель дроби через массу тела, умноженную на ускорение свободного падения, мы сможем увидеть связь двух удельных величин:

У. в. = Плотность объекта * Ускорение свободного падения.

Таким образом, можно сказать, что удельный вес относится к плотности вещества так же, как его вес относится к массе, и это отношение равно ускорению свободного падения в конкретной точке Земли.

Валун – это вид каменных материалов

Обкатанные ледниками или бурными горными потоками рек, или морскими прибоями камни становятся кругляком — валунами, галечником и галькой. К кругляку также относятся округлые камни, образованные другими природными процессами.

Сначала разберем, что такое валун и как его применяют в строительстве. Валун — это обломок горной породы, главным образом гранитов и известняков, обыкновенно слегка закругленный, размером от 20 сантиметров до10 метров и более в диаметре. Иногда в литературе первоначальный размер валуна дается с десяти сантиметров.

Следует заметить, что приведенные первоначальные размеры валунов морально устарели, если так можно выразиться в данной тематике. Психологически размеры валунов в сознании людей ассоциируются с полуметровыми и более округлыми камнями. Нелепо, к примеру, называть валуном обточенный водой плоский камень, даже если его длина составляет 50 сантиметров. Такие камни могут скорее ассоциироваться с галечником. Валун может получить свое закругленное тело и благодаря процессам выветривания. Как видно из характеристики валунов, они могут быть весьма впечатляющих масс, как и глыбы.

Большие валуны, явных округлых форм, находящиеся на скалах, называются неваляшами.

Особенно они привлекательны, когда их можно качнуть человеческой силой. Части, осколки более малых валунов, приблизительно до метра в длину, как уже сообщалось, иногда называют булыгами. Булыга может быть и отделившейся частью размываемой рекой горной породы. Такая «свежая» булыга в результате обточки водой (множеством мелких камешков, крошки и песка, несущихся в воде) со временем опять становится валуном — то есть полностью округленной формы. Валуны применяются в ландшафтном дизайне в качестве каменных доминант, то есть центральных камней того или иного места пейзажа. Крепкие валуны затребованных пород используются в скульптурном деле, а также могут стать сырьем для поделочных нужд.

Виды почечных камней по форме

В нефрологии используют разные классификации конкрементов в почках. Форма камней зависит от:

• биохимического состава;
• плотности;
• места локализации;
• причины камнеобразования.

По форме выделяют следующие типы отложений:

• круглые – цистиновые, холестериновые, уратные;
• плоские – белковые (протеиновые), холестериновые;
• шиповатые – оксалаты, струвиты, ураты;
• с гранями – фосфатные, карбонатные;
• коралловидные – струвиты, фосфатные, оксалатно-фосфорные.

Чаще всего в почках обнаруживаются минеральные конкременты смешанного состава. Наибольшую опасность представляют коралловидные отложения, которые в точности повторяют форму почечных чашечек и лоханок. Такие камни не выводятся самостоятельно и провоцируют сбои в работе мочевыделительной системы. Запоздалое лечение ведет к омертвению почечной ткани (паренхимы), отравлению организма продуктами обмена веществ.

Виды каменных природных материалов, их классификация и свойства

Говоря о классификации каменных материалов нельзя не упомянуть о самоцветах, жеодах с халцедонами, елтышах (отдельно попадающихся на заросшей почве кругловатых камнях), метеоритах, окаменелостях, конкреции и, к примеру, тектитах, которые покоряют красотой и удивляют формами.

Оседая на дне рек и озер, морей и океанов маленькие частицы образуют новые камни — горные породы осадочного происхождения. Некоторые горные породы осадочного происхождения появляются благодаря жизни тех или иных микроорганизмов. Оседая слоями, они образуют пласты осадочных пород. Чем ниже погружаются такие пласты, тем тверже они становятся. В результате появляются новые каменные материалы. И они интересны с точки зрения их форм.

Осадочные породы дают нам свои блоки, глыбы, валуны. Все грубообломочные камни осадочных пород становятся бутом, щебнем, гравием или валунами, булыгами, галечником, галькой, если они попадают под природную обработку водой. Осадочные же породы, имеющие в своей отдельности пласты поменьше, дают нам плиты, плитняк и пластины.

Зависимость плотности от давления и температуры

Изучаемая величина не является постоянной для конкретного тела, если изменять его температуру или внешнее давление. Тем не менее, жидкости и твердые тела во многих ситуациях являются несжимаемыми, то есть их плотность сохраняется постоянной при изменении давления, а также при изменении температуры.

Влияние давления проявляется следующим образом: когда оно увеличивается, то средние межатомные и межмолекулярные расстояния уменьшаются, что увеличивает число молей вещества в единице объема. Значит, плотность возрастает. Явное влияние давления на изучаемую характеристику наблюдается в случае газов.

Температура оказывает противоположный давлению эффект. С возрастанием температуры повышается кинетическая энергия частиц материи, они начинают активнее двигаться, что приводить к повышению средних расстояний между ними. Последний факт приводит к снижению плотности.

Снова для газов этот эффект наблюдается более отчетливо, чем для жидкостей и твердых тел. Из приведенного правила существует исключение — это вода. Экспериментально установлено, что в температурном интервале 0-4 oС ее плотность возрастает при нагреве.

Как действует сила Архимеда

Поскольку сила Архимеда, действующая на тело, зависит от объёма его погружённой части и плотности среды, в которой оно находится, можно рассчитать, как поведёт себя то или иное тело в определённой жидкости или газе.

Если плотность тела меньше плотности жидкости или газа — оно будет плавать на поверхности.

Если плотности тела и жидкости или газа равны — тело будет находиться в безразличном равновесии в толще жидкости или газа.

Если плотность тела больше, чем плотность жидкости или газа, — оно уйдёт на дно.

Сила Архимеда в жидкости: почему корабли не тонут

Корпус корабля заполнен воздухом, поэтому общая плотность судна оказывается меньше плотности воды, и сила Архимеда выталкивает его на поверхность. Но если корабль получит пробоину и пространство внутри заполнится водой, то общая плотность судна увеличится, и оно утонет.

В подводных лодках существуют специальные резервуары, заполняемые водой или сжатым воздухом в зависимости от того, нужно ли уйти на глубину или подняться ближе к поверхности. Тот же самый принцип используют рыбы, наполняя воздухом специальный орган — плавательный пузырь.

На тело, плотно прилегающее ко дну, выталкивающая сила не действует. Это учитывают при подъёме затонувших кораблей. Сначала судно слегка приподнимают, позволяя воде проникнуть под него. Тогда давление воды начинает действовать на корабль снизу.

Но чтобы поднять корабль на поверхность, необходимо уменьшить его плотность. Разумеется, воздух в получившем пробоину корпусе не удержится. Поэтому его заполняют каким-нибудь лёгким веществом, например, шариками пенополистирола.

Примечательно, что эта идея впервые пришла в голову не учёным, а авторам диснеевского комикса, в котором Дональд Дак таким образом поднимает со дна яхту Скруджа Макдака. Датский инженер Карл Кройер (Karl Krøyer), впервые применивший метод на практике, по собственному признанию вдохновлялся «Утиными историями».

Сила Архимеда в газах: почему летают дирижабли

В воздухе архимедова сила действует так же, как в жидкости. Но поскольку плотность воздуха обычно намного меньше, чем плотность окружённых им предметов, выталкивающая сила оказывается ничтожно мала.

Впрочем, есть исключения. Воздушный шарик, наполненный гелием, стремится вверх именно потому, что плотность гелия ниже, чем плотность воздуха. А если наполнить шар обычным воздухом — он упадёт на землю. Плотность воздуха в нём будет такая же, как у воздуха снаружи, но более высокая плотность резины обеспечит падение шарика.

Этот принцип используется в аэростатах — воздушные шары и дирижабли наполняют гелием или горячим воздухом (чем горячее воздух, тем ниже его плотность), чтобы подняться, и снижают концентрацию гелия (или температуру воздуха), чтобы спуститься. На них действует та же выталкивающая сила, что и на подводные лодки. Именно поэтому перемещения на аэростатах называют воздухоплаванием.

Учите физику вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду PHYSICS72021 вы получите бесплатный доступ к курсу физики 7 класса, в котором изучается архимедова сила.

Откуда произошло понятие?

Первоначально в разных странах и даже частях света драгоценные камни, как и многие другие, измерялись пропорционально весу зерен злаков. Злаковая культура выбиралась следующим образом: она должна была быть обычной для этого района, и большинство зерен должны были иметь одинаковый вес. В Европе для такого эталона использовалось зерно ячменя, поскольку оно было наименьшим по размеру. Драгоценные камни чаще всего попадали с Востока, потому растение, которое использовалось для измерения их веса, куда логичнее искать там.

Соответствие каратности и размера бриллиантов

По одной из теорий слово «карат» связывают с семенами акации, которая часто встречается в странах Средиземноморья. Такие семена имеют приблизительно одинаковый вес и размер, а греческое название этого растения подобно слову «карат». Имеется и другая версия происхождения слова. Якобы оно берет свое начало от местного названия кораллового дерева, средний вес семени которого также приблизительно равен одному карату. Такая версия считается менее вероятной.

У греков семена акации служили гирькой для измерения веса золота. Золотая монета солидус, которая выпускалась во времена правления Константина, имела вес пропорциональный 24 таким семенам. Но такая история имеет, скорее всего, отношению к другому созвучному понятию карата, которое означает меру чистоты металла.

Что такое плотность камня?

Плотность камня может быть определена с помощью различных методов, включая взвешивание и измерение объема. Знание плотности камня позволяет определить его вес и объем, что может быть полезно при выборе материала для конкретного применения.

Плотность камня может варьировать в зависимости от его состава и структуры. Например, гранит имеет более высокую плотность, чем песчаник. Плотность камня также может быть влиянием на его прочность и стойкость к воздействию внешних факторов.

Знание плотности камня может быть полезно для профессионалов строительной и геологической отрасли, а также для любителей и коллекционеров минералов, которые хотят более глубоко изучить свои образцы камней.

Прочность натурального камня

Природные камни различаются не только своей декоративностью, но и по прочности, плотности, пористости, водопоглощению и показателем истираемости. От прочности зависит износостойкость материала. Природные камни высокой прочности начинают разрушаться не ранее чем через 500 лет (гранит, кварцит, сланец), а средней прочности поддаются разрушению через 50-75 лет (доломит, известняк, травертин). Такие материалы как ракушечник поддаются разрушению через 30 – 50 лет. Но за счет специальных гидрофобизирующих средств, которые способны существенно повысить стойкость материала к негативным внешним воздействиям, решается главная проблема невысокой механической прочности таких природных материалов. После специальной обработки камень может использоваться даже в местах с жесткими погодными условиями.

Ядро Солнца: 150 000 кг / м3

Мы сосредотачиваемся на Солнце, чтобы иметь ссылку, но это может быть применено к большинству звезд, похожих на него, поскольку они имеют одинаковую плотность, ниже или выше. Как правило, это плотность в ядре звезды. Он примерно в четыре раза плотнее калия. Но с этого момента все начинает выглядеть как что-то из фантастического фильма.

И хотя это очень высокое значение из-за невероятного давления, которое существует внутри него, в конце концов, Солнце состоит из атомы водорода, буквально наименее плотный элемент во Вселенной, уплотненный в виде плазмы. Когда мы начнем видеть звезды, состоящие из субатомных частиц, и то, что происходит внутри черной дыры, все изменится.

Какие бывают виды и разновидности природных камней (таблица)

Общая таблица разновидностей природных каменей, пригодных для строительных дел, может выглядеть так:

Название	Размеры	Основные характеристики	Применение
Блоки	Более 10 кубических метров	Имеет относительно прямоугольные формы и приблизительно параллельные стороны	В фундаментах, циклопических кладках, монументальных памятниках и в камнеобрабатывающей промышленности
Монументальные камни	От 5 до 10 м3	Не имеют трещин. Отличаются прочностью и декоратив­ной расцветкой	Изготовление памятников, скульптур, стелл, колонн, перекрытий
Уникальные камни	От 2х 1 х 1,5 метра	Не имеют трещин. Отличаются прочностью и декоратив­ной расцветкой	Изготовление памятников, скульптур, стелл, колонн, квадр, плит. Использование в циклопических кладках
Штучные камни	Более 1 м3	Не имеют трещин. Отличаются прочностью пород и декоративной расцветкой	Изготовление памятных камней, скульптур, квадриг, ваз, чаш и т.п., а так­же блоков, булыжника, бортового и бордюрного камня
Глыбы	От 50 см до 10 метров и более	Имеют неправильные формы, много граней, иногда с трещинами	Большие глыбы иногда служат сырьем для камнеобрабатывающей промышлен­ности и для памятников. Малые глыбы используются в фундаментах, крупных кладках и в ландшафтном дизайне
Столбы	До нескольких метров	Имеют относительно ровные стороны, иногда 5-6 граней	Используются как сырье для блокового камня и т.д.
Валуны	От 20 см до 10 м в длину	Имеют закругленные формы	Используются как сырье для скульптур и в ландшафтном дизайне
Плиты	Толщина от 10 см и более	Характеризуются наличием двух относительно ровных и параллельных сторон	Сугубо эксклюзивное. Могут быть использованы как сырье для камнеобрабатывающей промышленности
Бут	От 15 до 50 см	Губокообломочный каменный материал	В кладке фундаментов, стен, малых архитектурных форм
Плитняк	Толщина плит от 1 до 10 см	Прочные обломки нетолстых каменных плит	Облицовка стен, отмосток, ступе­ней. Кладка подпорных стенок, заборов и столбов
Галечник	От 10 до 20 см	Обломки горных пород овальных, шароподобных, эллипсоидных форм с гладкой поверхностью	Облицовка стен, столбов, заборов, бассейнов и отмосток. Возведение малых архитектурных форм
Щебень, дресва	От 5 до 15 см	Угловатые небольшие камни	В бутовых кладках, в дренирующих слоях, в бетоне как заполнитель
Гравий	До 50 мм	Маленькие обломки горных пород	Используется как заполнитель бетона, в дорожных насыпях, в дренирующих слоях и т.д
Галька	От 1 до 10 см	Имеет овальную, шароподобную или яйцевидную форму	В декоративных облицовках, дренирую­щих слоях и как заполнитель бетона
Пластины	Толщина от 1 до 10мм	Тонкие, хрупкие каменные отдельности	В эксклюзивных облицовках, мозаи­ках и в витражах

Когда человек имеет дело с покупкой настоящих бриллиантов, он сталкивается с понятием «карат». Эта мера размера камня является довольно запутанной, потому что многие даже не знают, является ли он мерой веса или размера камня. На самом деле есть простое объяснение, что такое карат бриллианта.

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.

https://youtube.com/watch?v=TKQvRtqyzRk

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.

Сравнительная таблица

Доломит	Шунгит	Лемезит	Песчаник	Порфирит
Плотность	2400 — 2650 кг/м3	2250 — 2840 кг/м3	2630 — 2750 кг/м3	2340 — 2530 кг/м3	2400 — 2520 кг/м3
Предел прочности при сжатии в сухом состоянии	104,7/103,0 МПа (прочный)	150 МПа (прочный)	94 МПа (прочный)	105 МПа (прочный)	340 МПа (прочный)
Предел плотности при сжатии в водонасыщенном состоянии	102,5/101,4 МПа (прочный)	100 МПа (прочный)	83 МПа (прочный)	80 МПа (прочный)	120 МПа (прочный)
Водопоглощение	0,0748 %	0,4 — 0,5 %	0,07 — 0,95 %	0,69 — 2,7 %	0,5 — 0,75 %
Пористость	1,70 %	0,5 — 5 %	1,70 %	0,69 — 6,7 %	1,43 — 2,17 %
Теплопроводность	3.2 Вт/м 2oК	3,8 — 5 Вт/м 2oК	~3 Вт/м 2oК	1.8 Вт/м 2oК	4 — 6 Вт/м2oК
Истираемость	0,45 г/см2	0,5 — 1,1	1,62 г/см2	0,6 — 1,2 г/см2	1,1 г/см2
Радиационный параметр (А эфф ЕРН)	73,7 Бк/кг (1 класс)	190 Бк/кг (1 класс)	40-52 Бк/кг (1 класс)	138 Бк/кг (1 класс)	57 Бк/кг (1 класс)

Нейтронная звезда: 10 ^ 17 кг / м3.

Если белый карлик вас удивил, подождите. Потому что во Вселенной есть звезда в 8 миллиардов раз плотнее предыдущей. Чтобы получить представление, представьте, что мы сжимаем Солнце, пока оно не станет размером с остров Манхэттен. Вот и нейтронная звезда. На самом деле нейтронная звезда — это объект диаметром всего 10 км и массой вдвое больше Солнца. Просто потрясающе.

Нейтронные звезды — один из самых загадочных объектов в мире астрономии, и на данный момент это естественный объект самой плотной Вселенной, существование которого было продемонстрировано. Эти звезды образуются, когда сверхмассивная звезда (в миллионы раз больше Солнца) взрывается, оставляя ядро, в котором протоны и электроны их атомов сливаются, поэтому между ними нет расстояния отталкивания, и они могут достичь этих невероятных плотностей. .

Теплопроводность горных пород

В таблице указаны значения теплопроводности горных пород и минералов (среднее значение, минимальное и максимальное) при комнатной температуре в размерности Вт/(м·град).

Указана теплопроводность осадочных пород: аргиллит, глинистый сланец, глина, доломит, известняк, каменная соль, мел, песчаник, торф, уголь, ил, глина, песок.

Теплопроводность магматических пород: базальт, гранит, диабаз, лава, обсидиан, туф. Теплопроводность метаморфических пород: гнейс, кварцит, мрамор, сланец.

Теплопроводность горных пород изменяется в достаточно широких пределах. По значениям в таблице видно, что ее величина составляет от 0,07 Вт/(м·град) у торфа (осадочные породы) до 7,6 Вт/(м·град) у кварцита, относящегося к метаморфическим породам.

Лемезит — физико-технические характеристики

• Средняя плотность при сжатии: 2630-2900 кг/м3
• Придел прочности при сжатии: — в сухом состоянии: 94 МПа (прочный)— в водонасыщенном состоянии: 83 МПа (прочный)
• Коэффициент снижения прочности при насыщении водой: 0,87-0,94 МПа
• Водопоглощение: 0,07-0,95 %
• Пористость: 1,70 %
• Истираемость: 1,62 г/см2
• Марка морозостойкости: 25, 50 (морозостойкий)
• Радиационный параметр (А эфф ЕРН): 40-52 Бк/кг (1 класс)
• Потери при прокаливании: 33,96-42,12

Минералогический состав

• Кальцит: 95-100%
• Кварц: от единичных зёрен до 5%

Химический состав (содержание оксидов)

• алюминия: 1,53-5,13
• железа закисью: 0,07-1,94
• железа окисью: 0,47-2,47
• калия: 0,33-1,25
• кальция: 33,25-48,75
• кремния: 6,1-15,55
• марганца: 0,02-0,12
• натрия: 0,09-1,15
• серы: 0,01
• титана: 0,15-0,26
• фосфора: 0,02-0,03

Перейти в каталог: Лемезит