Ciężar właściwy
Także: Gęstość względna, Stosunek gęstości, ciężar wł.
Ciężar właściwy (również: gęstość względna) podaje, ile razy dany materiał jest cięższy od wody (gęstość 1,0 g/cm³), i jest jedną z najbardziej niezawodnych miar do weryfikacji autentyczności metali szlachetnych.
Ciężar właściwy (termin fachowy: gęstość względna) to wielkość bezwymiarowa, która opisuje stosunek gęstości materiału do gęstości czystej wody w 4 °C (= 1,0 g/cm³). W praktyce pojęcie to często używane jest zamiennie z gęstością w g/cm³, ponieważ wartość liczbowa jest identyczna. Dla kupujących i sprawdzających metale szlachetne wielkość ta jest niezbędna: prawdziwa sztabka złota czuje się przy tej samej wielkości wyraźnie cięższa niż fałszywka z lżejszego metalu - ciężar właściwy zdradza oszustwo.
Wzór i pomiar
Gęstość wynika z masy i objętości:
ρ = m / V
ρ = gęstość w g/cm³
m = masa w gramach (ważenie na sucho)
V = objętość w cm³
Objętość trudno zmierzyć bezpośrednio przy obiektach nieregularnych (monety, złom złota). Najbardziej elegancką metodą jest zasada Archimedesa: waży się sztukę na sucho, potem zanurzoną w wodzie. Różnica odpowiada ciężarowi wypartej wody - stąd wynika objętość, a z niej gęstość. Nasz kalkulator weryfikacji autentyczności przeprowadza to obliczenie krok po kroku.
Ciężary właściwe w porównaniu
| Metal | Gęstość (g/cm³) | Uwaga |
|---|---|---|
| Osm | 22,59 | najgęstszy stabilny pierwiastek |
| Iryd | 22,56 | drugi najgęstszy pierwiastek |
| Platyna | 21,45 | cięższa od złota |
| Złoto (999) | 19,32 | najważniejsza wartość odniesienia |
| Wolfram | 19,25 | niebezpieczny metal fałszerski |
| Pallad | 12,02 | wyraźnie lżejszy od złota |
| Srebro (999) | 10,49 | dobrze mierzalne |
| Miedź | 8,96 | metal bazowy w stopach |
| Aluminium | 2,70 | od razu zauważalnie lekkie |
Bliskość wolframu (19,25 g/cm³) do wartości złota (19,32 g/cm³) sprawia, że fałszerstwa wolframowe są trudne do wykrycia samym testem gęstości - tu konieczne są dodatkowe metody jak ultradźwięki lub fluorescencja rentgenowska.
Wpływ próby na gęstość
Stopy odbiegają od wartości czystych metali. Im niższa próba, tym silniej metal stopowy wpływa na gęstość całkowitą:
- Złoto 750 (18 karatów): ok. 15,5-16,5 g/cm³ (zależnie od metalu stopowego)
- Złoto 585 (14 karatów): ok. 12,9-14,0 g/cm³
- Srebro 925 (srebro sterling): ok. 10,36 g/cm³
Kto chce obliczyć wartość topienia starego złota, potrzebuje próby - a kto próby nie zna, może ją zawęzić poprzez połączony pomiar gęstości i masy. Kontrola masy monety automatycznie porównuje masę nominalną i rzeczywistą dla popularnych monet.
Praktyczna weryfikacja autentyczności
- Ważenie na sucho wagą precyzyjną (rozdzielczość 0,01 g lub lepsza).
- Ważenie zanurzone w wodzie destylowanej (nitka lub koszyczek, bez pęcherzyków powietrza).
- Obliczenie objętości: V = (masa sucha - masa podwodna) / 1,0 g/cm³
- Obliczenie gęstości: ρ = masa sucha / V
- Porównanie wyniku z wartościami nominalnymi w tabeli powyżej.
Odchylenie o więcej niż ± 0,5 g/cm³ od wartości nominalnej to poważny sygnał ostrzegawczy. Przy monetach zaleca się dodatkowo kontrolę wymiarów monety (średnica i grubość).
W skrócie
Ciężar właściwy to jedna z najstarszych i najbardziej niezawodnych metod fizycznych badania materiału - Archimedes miał rozpoznać tę ideę już w III wieku p.n.e. Dla posiadaczy metali szlachetnych obowiązuje: kto połączy wagę i szklankę wody, może wykryć wiele fałszerstw bezpłatnie i bez laboratorium.