Densità

Id-densità (simbolu: ρ, ir-ro Grieg) hija waħda mill-aktar proprjetajiet fundamentali tal-materjali fil-fiżika u fil-kimika. Tiddeskrivi kemm hemm massa f'volum partikolari. Fil-metalli prezzjużi d-densità għandha importanza prattika speċjali: tippermetti verifiki tal-awtentiċità mgħaġġla u mhux distruttivi, u hija indispensabbli għall-kalkolu tal-valur tat-tidwib.

Definizzjoni u formula

Id-densità toħroġ mill-kwozjent bejn il-massa u l-volum:

ρ = m / V

ρ  = densità [g/cm³ jew kg/m³]
m  = massa [g jew kg]
V  = volum [cm³ jew m³]

Fis-sistema SI l-unità bażi hija kg/m³. Fil-prattika metallurġika tintuża kważi esklussivament g/cm³ (1 g/cm³ = 1.000 kg/m³). L-ilma f'4 °C għandu, bid-definizzjoni, densità ta' eżattament 1,000 g/cm³ u jservi bħala referenza għall-piż speċifiku — proporzjon bla dimensjoni li numerikament jaqbel mad-densità f'g/cm³.

Densitajiet tal-metalli prezzjużi ewlenin imqabbla

Id-deheb u l-platinu huma għalhekk fost l-elementi l-aktar densi li jinsabu fin-natura. Din il-proprjetà għandha għeruq fiżiċi profondi: iż-żewġ metalli għandhom struttura kristallina kubika ċċentrata fuq il-faċċi (fcc) b'ippakkjar atomiku eċċezzjonalment effiċjenti flimkien ma' piż atomiku għoli.

Densità tal-ligi

Id-deheb pur (999,9 ‰) għandu densità ta' 19,32 g/cm³. Malli d-deheb jiġi lligat, id-densità tinbidel b'mod sensibbli skont il-metall imħallat miegħu:

• Deheb 750 (18-il karat): madwar 15,5–17,8 g/cm³ (skont is-sehem tal-fidda u tar-ram)
• Deheb 585 (14-il karat): madwar 13,0–14,9 g/cm³
• Deheb 333 (8 karati): madwar 10,5–12,0 g/cm³

Id-densità eżatta ta' liga tista' tiġi kkalkulata bejn wieħed u ieħor mis-sehem volumetriku tal-komponenti (ir-regola tat-taħlit), iżda tvarja kemmxejn minħabba distorsjonijiet fir-retikola kristallina. Dan juri li l-purità (kontenut fin) ta' liga tinfluwenza direttament id-densità — rabta li l-verifika tal-awtentiċità tisfrutta.

Id-densità bħala karatteristika ta' awtentiċità

Id-densità hija diffiċli biex tiġi ffalsifikata, għaliex hija kostanti fundamentali tal-materjal. Madankollu, l-aktar falsifikazzjoni perikoluża magħrufa tisfrutta preċiżament il-qrubija fid-densità: il-falsifikazzjonijiet bit-tungstenu jikkonsistu f'qalba tat-tungstenu (19,25 g/cm³) miksija b'saff irqiq ta' deheb. Id-densità totali tibqa' tant qrib dik tad-deheb pur (19,32 g/cm³) li sempliċi testijiet tal-piż ma jaqbdux id-differenza.

Metodi preċiżi ta' verifika bbażati fuq id-densità:

1. Prinċipju ta' Arkimede (wiżin idrostatiku): l-oġġett jintiżen fl-arja u mbagħad fl-ilma. Mid-differenza fil-piż joħroġ il-volum u minnu d-densità. Preċiż ħafna, iżda jeħtieġ miżien fin b'ganċ ta' taħt.
2. Piknometru: proċedura tal-laboratorju b'volum ta' likwidu definit, preċiża ħafna.
3. Sigma Metalytics / test bil-kurrenti eddy: ikejjel ir-reżistenza elettrika tal-metall, li indirettament tikkorrelata mad-densità.
4. Analiżi bil-fluworexxenza tar-raġġi X (XRF): tiddetermina l-kompożizzjoni b'mod mhux distruttiv — mhux kejl dirett tad-densità, iżda komplementari.

Il-verifikatur tal-piż tal-muniti u l-verifika tal-awtentiċità fuq dan is-sit jużaw valuri ta' densità nominali biex jindividwaw devjazzjonijiet f'muniti magħrufa.

Formula prattika: il-volum mill-massa

Min irid jiddetermina l-valur tat-tidwib ta' deheb antik jew imkisser jeħtieġ il-piż fin. Jekk il-volum ta' biċċa huwa magħruf (per eżempju permezz tal-ispostament tal-ilma), il-massa tista' tiġi kkalkulata:

m = ρ × V

Eżempju: ingott tad-deheb, volum 10 cm³ (deheb pur 999)
m = 19,32 g/cm³ × 10 cm³ = 193,2 g

Bil-maqlub, il-volum jista' jinħadem mill-piż imkejjel — utli meta l-forma tkun irregolari. Għall-kalkulatur tal-valur tat-tidwib imbagħad huwa biżżejjed li ddaħħal il-piż u l-purità.

Dipendenza mit-temperatura

Id-densità mhijiex kostanti assoluta. Meta tiżdied it-temperatura, il-metall jespandi, il-volum jikber u d-densità tonqos. Għad-deheb il-koeffiċjent ta' espansjoni lineari huwa madwar 14,2 × 10⁻⁶ K⁻¹. F'temperatura tal-kamra (20 °C) il-valuri tat-tabelli japplikaw; fil-punt tat-tidwib tad-deheb (1.064 °C) id-densità tal-metall imdewweb tkun madwar 17,4 g/cm³. Għall-verifika tal-awtentiċità ta' kuljum din id-devjazzjoni hija negliġibbli sakemm il-kejl isir f'temperatura tal-kamra.

Id-densità fl-industrija u fin-numiżmatika

Fil-produzzjoni tal-muniti it-tolleranzi tad-densità huma definiti b'mod strett. Il-Krugerrand (deheb 916, 22 karat) għandu massa stabbilita ta' 33,93 g b'dijametru ta' 32,77 mm — valuri bbażati fuq id-densità nominali tal-liga tad-deheb ta' 91,67 %. Devjazzjonijiet mill-piż nominali ta' aktar minn 0,1 % jitqiesu bħala indizju għall-verifika.

Fl-industrija d-densità għandha rwol fl-ippjanar tal-kapaċità tal-ħażna: kilogramma deheb tieħu madwar 51,8 cm³, ferm inqas spazju minn kilogramma fidda (madwar 95,3 cm³).

Fil-qosor

Id-densità hija l-aktar metodu fiżiku affidabbli u antik biex tiġi stmata l-awtentiċità tal-metalli prezzjużi. Id-deheb, b'19,32 g/cm³, kważi ma jistax jiġi imitat lanqas mill-kandidati għal materjal ta' falsifikazzjoni — huwa biss it-tungstenu li joqrob b'mod perikoluż. Min irid jivverifika muniti jew ingotti jgħaqqad il-verifika tad-densità idealment mat-test bil-manjeta u ma' spezzjoni viżiva tal-punzuni (hallmarks).