Autobahngold - Воден тест на Архимед (метод на Витрувий)
Водният тест от Сиракуза Архимед (287 г. пр. Н. Е. - 212 г. пр. Н. Е.) Служи като допълнително средство за изчисляване на автентичността на златните бижута.
С това можете да проверите дали е истинско или фалшиво бижу поради различната плътност на металите.
Е, как определяте плътността на тялото? Добре, че имаше добрият стар Арчи. Историята за това защо Архимед е изобретил златния тест в допълнение към бойния вик на гръцките футболни фенове "Хеурека" трябва да бъде известна на всеки читател.
Архимед признава, че всяко тяло, което е напълно потопено във вода, измества собствения си обем (да не се бърка с масовото му тегло) във вода. Тъй като е известно, че водата има плътност 1g/cmí, количеството изместена вода съответства точно на обема на тялото в cmí .
Това разкрива следното: Ако потопите обект с определен обем във вода, без водата да прелее, той очевидно отслабва, точно толкова, колкото обемът на тялото измества водата.
Обемът на тялото се изчислява по формулата:
Обем = маса (тегло в g)/специфично тегло на тялото в g/cmі
И обратно, ако специфичното тегло на метала на тялото е известно (за различните златни сплави, тук за златото и тук за неблагородните метали), обемът може да бъде изчислен.
Напр. тяло, изработено от 750/1000 жълто злато с маса 95g обем (95g/15.45g/cmі) = 6.14cmі. Това тяло измества 6,14 ml (= g) във водата. Това означава, че ако това тяло е напълно потопено във вода, без да докосва стените на съда или дъното и без вода, преливаща от съда, обектът очевидно губи тежестта, която е изместил.
Ако обвържете горното Обект с масата си 95g върху пружинен баланс, везната във въздуха показва тези 95g като тегло. Ако сега потопите този обект, окачен на везните, във вода, показването на теглото на везните се намалява с изчислените по-горе 6.14 g. Везната сега показва само (95g - 6.14g) = 88.86g.
Разбира се, това измерване работи и в обратна посока. С други думи, ако претеглите цялата измервателна уредба, т.е. първо измерете теглото на съда, напълнен с вода, първо без и след това с потопения предмет.
Ако разполагате с достатъчно точна, цифрова кухненска везна, можете да поставите върху нея съд с вода, която е достатъчно голяма, за да държи бижуто, което ще бъде тествано на конец, и след това първо да претеглите напълнения съд с вода без потопен предмет и да го отбележите на Тегло, показано на кантара. След това завързвате предмета на тънка нишка, държите го над съда и след това потапяте обекта изцяло висящ на конеца във водния съд. Запишете сега показаната стойност.
1. Примерно измерване:
Имаме златно оцветено бижу, което 95гр (= Маса) тежи.
Напълнен ли е претегленият съд с вода напр. 436g претеглена и сега показва везните след потапяне на обекта (с маса 95g) 442,14g, специфичното тегло на метала може да се изчисли от разликата:
- Разлика в теглото в g = (съд с вода + потопен предмет) - съд с вода в g (442.14g - 436g) = 6.14g = 6.14мл = 6.14см
- Разлика в обема в cmі = разлика в теглото в cmі = 6.14cmі
- Привидно тегло на предмета във водата в g = тегло на бижута - разлика в теглото в g = 95g - 6.14g = 88,86г
- Обем в cmі = Привидно тегло на обекта във водата в cmі = 88.86g = 88.86ml = 88.86cmі
- Специфично тегло на изделието в g/cmí = маса в g/разлика в обема в cmí = 95g/6.14cmі = 15.50g/cmí
Жълто злато с 750/1000 части фино злато има специфично тегло от 15.45g/cmí. Минималната разлика се дължи на неточността на измерването на везната.
Резултат: Специфичното тегло на бижуто съответства на спецификацията. Тегло на жълто злато 750/1000
2. Примерно измерване:
Сега проверяваме също толкова тежко, златисто изглеждащо бижу по същия начин 95гр (= Маса):
Отново имаме пълния си воден съд с нас 436g претеглена, везната сега се показва след потапяне на бижутата (с маса 95 g) 446,55г в.
- Разлика в теглото в g = (съд с вода + потопен предмет) - съд с вода в g (446.55g - 436g) = 10,55г = 10,55мл = 10,55см
- Разлика в обема в cmі = разлика в теглото в cmі = 10,55 см
- Привидно тегло на предмета във водата в g = тегло на бижутата - разлика в теглото в g = 95g - 10,55g = 84.45g
- Обем в cmí = Привидно тегло на обекта във водата в cmí = 84.45g = 84.45ml = 84.45см
- Специфично тегло на метала на тялото в g/cmí = маса в g/обемна разлика в cmí = 95g/10.55cmі = 9.0g/cmí
Резултат: Бижуто има само една спецификация. тегло от 9.0g/cmí и следователно може да бъде идентифициран като фалшификат с тънко златно покритие.
Фалшификатите от неблагородни метали обикновено имат специфично тегло от макс. 9.5g/cmí (Смес от мед, цинк и олово) или по-малко, но никога повече от 10.87g/cmí (защото тогава почти сигурно трябва да е червено злато AU 333/1000 - или олово, но най-накрая можете да разберете по цвета).
Така че вече можете да видите значителна разлика между истинските и фалшивите бижута от разликата в видимото тегло на предметите във водата. В тези примери това би било (446.55g - 442.14g) 4.41g, така 4.64% реално тегло.
Следователно това изчисление може също да се използва за разграничаване или проверка за автентичност.
Можете лесно да направите необходимите изчисления в нашия тестов калкулатор, без да се налага да се справяте с формулите, изброени тук.
Анотация: Ако използвате кухненски везни за този тест, които работят с точност +/- 1g, можете без съмнение да тествате само бижута с повече от приблизително 40g. За по-леки проби трябва да използвате везна с +/- 0,1 g, за да постигнете достатъчна точност.
От читател получихме следното резюме на формулите за описаната тестова процедура, което с удоволствие публикуваме тук:
mP = маса на изпитваното тяло [g]
mT = маса на изместената вода (тегло на потапяне) [g]
dP = плътност на изпитваното тяло [g/cmí]
dF = плътност на водата [g/cmí]
VF = обем на изместената вода [cmі]
(1) mT = VF * dF // Предистория: Силата на плаваемост е равна на теглото на обема на изместената течност (закон на Архимед)
(4) dP = mP/mT * dF
(5) dP = mP/mT * (1g/cmі) // => Плътността на изпитваното тяло съответства на неговата маса, разделена на теглото на потапяне.
Модификация на горното Методът за измерване и изпитване е т.нар.
Измерване на скала на лъча:
Човек взема лъчева везна, в единия край на която има бижуто, което трябва да бъде тествано, а на другия край парче тествано злато със същата финост и приблизително същата маса (тегло) като бижуто. Сега балансът се тарира (пренася се в хоризонтала чрез изместване на точката на окачване). След това потапяте бижуто и златото, и двете висящи на кантара, в съд, пълен с вода. Ако везните останат в баланс, това означава, че плътността на бижутата е същата като тази на златото, с други думи също направено от злато. Ако обаче везната се наклони встрани на тестваното злато, това доказва, че обемът на бижутата е по-голям от този на чистото злато и че плътността му е по-малка от тази на златото. Тогава това е смес от злато с по-лек материал или дори неблагороден метал, само покрит с тънко златно покритие.
За да проверим този метод на практика, нека отново приемем, че масата на бижуто е 95 g и се състои от сплав от 60% мед, 20% цинк и 20% олово (обикновена златна фалшива сплав), това съответства на специфично тегло (плътност) от около. 9.5g/cmí. Тъй като обемът тогава точно 10см 10 cmí грама вода също се изместват. Известно е, че плътността на водата е 1,00 g/cmі. Привидната маса във вода е 95g - 10g = 85гр.
В 95гр Жълто злато 750/1000 (специфично тегло 15.45g/cmí) е обемът 6,148cmі и има привидна маса 95g - 6.148g = във вода 88,852г.
Така че, ако и двете тела са във водата сега, това има значение 3.852g изместване на водата, което балансът ще покаже чрез спад в златото 750/1000 и покачване на бижутата, които ще бъдат тествани.
Трябва също да се отбележи, че методът с везните работи дори ако двете тела нямат еднаква маса. Трябва само да настроите лентата на кантара, така че да имате баланс, преди да потопите тялото си във водата.