Erikaal
Ka: Suhteline tihedus, Tiheduse suhe, erikaal (spec.)
Erikaal (ka suhteline tihedus) näitab, mitu korda raskem on aine võrreldes veega (tihedus 1,0 g/cm³), ja on üks usaldusväärsemaid näitajaid väärismetallide ehtsuse kontrollimiseks.
Erikaal (erialatermin: suhteline tihedus) on dimensioonitu suurus, mis kirjeldab aine tiheduse ja puhta vee tiheduse suhet temperatuuril 4 °C (= 1,0 g/cm³). Praktikas kasutatakse mõistet sageli sünonüümina tihedusega g/cm³, kuna arvuline väärtus on identne. Väärismetallide ostjatele ja kontrollijatele on see suurus asendamatu: ehtne kuldkang tundub sama suuruse juures märkimisväärselt raskem kui võltsing kergemast metallist – erikaal reedab pettuse.
Valem ja mõõtmine
Tihedus tuleneb massist ja ruumalast:
ρ = m / V
ρ = tihedus g/cm³
m = mass grammides (kuivkaal)
V = ruumala cm³
Ebakorrapäraste esemete (mündid, murdkuld) puhul on ruumala keeruline otse mõõta. Elegantseim meetod on Archimedese printsiip: eset kaalutakse kuivalt, seejärel vette sukeldatuna. Vahe vastab väljatõrjutud vee kaalule – sellest tuleneb ruumala ja seejärel tihedus. Meie ehtsuse kontrolli kalkulaator teeb selle arvutuse samm-sammult.
Erikaalude võrdlus
| Metall | Tihedus (g/cm³) | Märkus |
|---|---|---|
| Osmium | 22,59 | tihedaim stabiilne element |
| Iriidium | 22,56 | teine tihedaim element |
| Plaatina | 21,45 | raskem kui kuld |
| Kuld (999) | 19,32 | tähtsaim võrdlusväärtus |
| Volfram | 19,25 | ohtlik võltsijate metall |
| Pallaadium | 12,02 | märgatavalt kergem kui kuld |
| Hõbe (999) | 10,49 | hästi mõõdetav |
| Vask | 8,96 | põhimetall sulamites |
| Alumiinium | 2,70 | kohe silmatorkavalt kerge |
Volframi (19,25 g/cm³) lähedus kulla väärtusele (19,32 g/cm³) muudab volframvõltsingud ainuüksi tihedustesti abil raskesti tuvastatavaks – siin on vaja lisameetodeid nagu ultraheli või röntgenfluorestsents.
Proovi mõju tihedusele
Sulamid erinevad puhaste metallide väärtustest. Mida madalam on proov, seda tugevamini mõjutab sulamimetall koondtihedust:
- 750 kuld (18 karaati): u 15,5–16,5 g/cm³ (olenevalt sulamimetallist)
- 585 kuld (14 karaati): u 12,9–14,0 g/cm³
- 925 hõbe (sterlinghõbe): u 10,36 g/cm³
Kes soovib arvutada vanakulla sulamisväärtust, vajab proovi – ja kes proovi ei tea, saab seda piiritleda kombineeritud tiheduse- ja kaalumõõtmise abil. Mündi kaalu kontroll võrdleb tavaliste müntide siht- ja tegelikku kaalu automaatselt.
Praktiline ehtsuse kontroll
- Kuivkaal täppiskaaluga (lahutusvõime 0,01 g või parem).
- Vees kaalumine destilleeritud vees (niit või korvike, ilma õhumullideta).
- Ruumala arvutamine: V = (kuivmass − veealune mass) / 1,0 g/cm³
- Tiheduse arvutamine: ρ = kuivmass / V
- Tulemuse võrdlemine ülaltoodud tabeli sihtväärtustega.
Kõrvalekalle üle ± 0,5 g/cm³ sihtväärtusest on tõsine hoiatussignaal. Müntide puhul on soovitatav lisaks kontrollida ka mündi mõõtmeid (läbimõõt ja paksus).
Lühidalt
Erikaal on üks vanimaid ja usaldusväärsemaid füüsikalisi materjalikontrolli meetodeid – Archimedes olevat põhiidee taibanud juba 3. sajandil eKr. Väärismetalliomanikele kehtib: kes kombineerib kaalu ja veeklaasi, suudab paljud võltsingud tuvastada tasuta ja ilma laborita.