Tankis
Taip pat: Masės tankis, savitoji masė, sunkis (pasenęs)
Medžiagos tankis nurodo, kiek masės tenka tūrio vienetui, ir tauriesiems metalams yra svarbiausias autentiškumo požymis.
Ar jums patinka tai, ką matote ir skaitote?
Įdedame visą širdį, kad preciousmetalprices.com išliktų greitas, tvarkingas ir nemokamas — jokių mokamų sienų, jokios netvarkos, tik patikimi faktai ir tiesioginės kainos. Jei tai jums padeda, gražiausias būdas padėkoti — perduoti tai kitiems. Kiekvienas pasidalijimas padeda kitam investuotojui mus atrasti ir palaiko projektą gyvą. 💛
Ar jums patinka tai, ką matote ir skaitote?
Įdedame visą širdį, kad preciousmetalprices.com išliktų greitas, tvarkingas ir nemokamas — jokių mokamų sienų, jokios netvarkos, tik patikimi faktai ir tiesioginės kainos. Jei tai jums padeda, gražiausias būdas padėkoti — perduoti tai kitiems. Kiekvienas pasidalijimas padeda kitam investuotojui mus atrasti ir palaiko projektą gyvą. 💛
Tankis (žymuo: ρ, graikiškai ro) yra viena esminių medžiagos savybių fizikoje ir chemijoje. Jis nusako, kiek masės telpa tam tikrame tūryje. Tauriesiems metalams tankis turi ypatingą praktinę reikšmę: jis leidžia greitai, neardomai atlikti autentiškumo patikrą ir yra būtinas skaičiuojant lydymo vertes.
Apibrėžimas ir formulė
Tankis gaunamas dalijant masę iš tūrio:
ρ = m / V
ρ = tankis [g/cm³ arba kg/m³]
m = masė [g arba kg]
V = tūris [cm³ arba m³]
SI sistemoje bazinis vienetas yra kg/m³. Metalurgijos praktikoje beveik išimtinai naudojami g/cm³ (1 g/cm³ = 1 000 kg/m³). Vanduo 4 °C temperatūroje pagal apibrėžimą turi tiksliai 1,000 g/cm³ tankį ir yra atskaitos taškas savitajam svoriui – bedimensiam santykiui, skaitine verte sutampančiam su tankiu g/cm³.
Svarbiausių tauriųjų metalų tankiai palyginimui
| Metalas | Tankis (g/cm³) | Atominis numeris |
|---|---|---|
| Osmis | 22,59 | 76 |
| Iridis | 22,56 | 77 |
| Platina | 21,45 | 78 |
| Auksas | 19,32 | 79 |
| Volframas (ne taurusis metalas) | 19,25 | 74 |
| Rodis | 12,41 | 45 |
| Paladis | 12,02 | 46 |
| Sidabras | 10,49 | 47 |
| Varis | 8,96 | 29 |
| Švinas | 11,34 | 82 |
| Aliuminis | 2,70 | 13 |
Auksas ir platina taip patenka tarp tankiausių gamtoje randamų elementų. Ši savybė fizikiniu požiūriu giliai pagrįsta: abu metalai turi kubinę centruotų sienelių kristalinę struktūrą (fcc) su išskirtinai efektyviu atomų pakavimo tankiu bei didele atomine mase.
Lydinių tankis
Grynas auksas (999,9 ‰) turi 19,32 g/cm³ tankį. Vos auksą legiravus, tankis pastebimai keičiasi priklausomai nuo legiravimo partnerio:
- 750 prabos auksas (18 karatų): apie 15,5–17,8 g/cm³ (priklausomai nuo sidabro / vario dalies)
- 585 prabos auksas (14 karatų): apie 13,0–14,9 g/cm³
- 333 prabos auksas (8 karatai): apie 10,5–12,0 g/cm³
Tikslų lydinio tankį galima apytiksliai apskaičiuoti iš sudedamųjų dalių tūrio dalių (mišinio taisyklė), tačiau dėl gardelės iškraipymų reikšmė šiek tiek nukrypsta. Tai rodo: lydinio praba tiesiogiai veikia tankį – ryšys, kuriuo naudojasi autentiškumo patikra.
Tankis kaip autentiškumo požymis
Tankį sunku suklastoti, nes tai yra fundamentali medžiagos konstanta. Tačiau pavojingiausia žinoma klastotė išnaudoja būtent tankio artimumą: volframo klastotės sudarytos iš volframo šerdies (19,25 g/cm³), padengtos plonu aukso sluoksniu. Bendras tankis taip priartėja prie gryno aukso (19,32 g/cm³), kad paprasti svėrimai neveikia.
Tikslūs tankiu grįsti autentiškumo tikrinimo metodai:
- Archimedo principas (hidrostatinis svėrimas): objektas pasveriamas ore ir po to vandenyje. Iš svorio skirtumo gaunamas tūris, iš jo – tankis. Labai tikslu, bet reikia svarstyklių su pakabinimu apačioje.
- Piknometras: laboratorinis metodas su apibrėžtu skysčio tūriu, labai tikslus.
- Sigma Metalytics / sūkurinių srovių patikra: matuoja metalo elektrinę varžą, kuri netiesiogiai koreliuoja su tankiu.
- Rentgeno fluorescencijos analizė (XRF): neardomai nustato sudėtį – tai ne tiesioginis tankio matavimas, o papildomas metodas.
Šioje svetainėje esantis monetos svorio tikrintuvas ir autentiškumo patikra naudoja etalonines tankio reikšmes, kad aptiktų žinomų monetų nuokrypius.
Praktinė formulė: tūrio apskaičiavimas iš masės
Kas nori nustatyti seno ar laužo aukso lydymo vertę, jam reikia gryno svorio. Jei žinomas objekto tūris (pvz., iš vandens išstūmimo), masę galima apskaičiuoti:
m = ρ × V
Pavyzdys: aukso luitas, 10 cm³ tūrio (grynas auksas 999)
m = 19,32 g/cm³ × 10 cm³ = 193,2 g
Ir atvirkščiai – tūrį galima nustatyti iš išmatuoto svorio; tai naudinga, kai forma nereguliari. Lydymo vertės skaičiuoklei tuomet pakanka įvesti svorį ir prabą.
Priklausomybė nuo temperatūros
Tankis nėra absoliuti konstanta. Kylant temperatūrai metalas plečiasi, tūris didėja, tankis mažėja. Aukso linijinis plėtimosi koeficientas yra apie 14,2 × 10⁻⁶ K⁻¹. Kambario temperatūroje (20 °C) galioja lentelės reikšmės; ties aukso lydymosi temperatūra (1 064 °C) lydalo tankis yra apie 17,4 g/cm³. Kasdienei autentiškumo patikrai šis nuokrypis nereikšmingas, jei matuojama kambario temperatūroje.
Tankis pramonėje ir numizmatikoje
Monetų kalyklose tankio leistinieji nuokrypiai griežtai apibrėžti. Krugerrand (916 prabos auksas, 22 karatai) turi nustatytą 33,93 g masę esant 32,77 mm skersmeniui – reikšmės, pagrįstos 91,67 % aukso lydinio etaloniniu tankiu. Nuokrypis nuo etaloninio svorio didesnis nei 0,1 % laikomas patikros požymiu.
Pramonėje tankis svarbus planuojant sandėliavimo pajėgumus: kilogramas aukso su maždaug 51,8 cm³ užima gerokai mažiau vietos nei kilogramas sidabro (apie 95,3 cm³).
Trumpai įsiminti
Tankis yra patikimiausias ir seniausias fizikinis metodas tauriųjų metalų autentiškumui įvertinti. Auksą su 19,32 g/cm³ net tarp klastotės medžiagų kandidatų vargu ar galima imituoti – tik volframas pavojingai priartėja. Kas nori patikrinti monetas ar luitus, tankio patikrą geriausia derina su magneto testu ir prabos ženklų apžiūra.
Šaltiniai: NIST (nist.gov), LBMA Good Delivery Rules, Lietuvos metrologijos inspekcija.