Basic
Měrná hmotnost (známá také jako „relativní hustota“) je poměr mezi hmotností kamene na vzduchu a hmotností stejného objemu ve vodě. Podle konvence je teplota vody 4° C a při standardní atmosféře, protože za těchto podmínek je hustota vody největší. Podmínky pokojové teploty jsou pro gemologické účely dostačující, protože malý rozdíl v hustotě vody bude mít malý vliv na naměřené hodnoty (měřeno na druhé desetinné místo).
Protože se měrná hmotnost vztahuje k hmotnosti předmětu na vzduchu a jeho hmotnosti ve vodě, jedná se o poměr a nevyjadřuje se v jednotkách (např. kg/m³). Například SG diamantu = 3,52 (zatímco hustota diamantu = 3,52 g/cm³).
V gemologii se měrná hmotnost obvykle určuje pomocí přístroje založeného na Archimédově principu.
Archimédův princip (neboli zákon vztlaku) říká, že: síla působící na ponořený předmět vzhůru je rovna hmotnosti vytlačené kapaliny.
Může to znít složitě, ale je to poměrně jednoduchý, ale geniální zákon.
Považte dvě kuličky o stejné hmotnosti, ale různé specifické hmotnosti, například 10gramovou zlatou kuličku a 10gramovou stříbrnou kuličku. Zlatá kulička má sg 19,3, zatímco stříbrná má sg 10,5.
Protože zlato má sg téměř dvakrát větší než stříbro, můžete si představit, že 10gramová zlatá kulička bude menší než 10gramová stříbrná. Jinými slovy, zlatá kulička bude mít menší objem než stříbrná.
Když obě kuličky zavěsíte do vody (ponoříte), pak stříbrná kulička vytlačí díky svému většímu objemu mnohem více vody než zlatá.
Voda má sg 1, takže hmotnost krychlového centimetru vody je 1 gram (ve skutečnosti 0,0098 Newtonu, ale pro zjednodušení používáme gramy). Pomocí jednoduché matematiky můžeme vypočítat objem kuliček. Objem zlaté kuličky je 0,52 centimetru krychlového a objem stříbrné kuličky je 0,95 centimetru krychlového (objem je hmotnost dělená hustotou).
Z toho můžeme vyvodit, že stříbrná kulička vytlačí 0,95 centimetru krychlového vody, která váží 0,95 gramu. Zlatá kulička vytlačí 0,52 gramu vody (protože 1 krychlový centimetr vody váží 1 gram).
A nyní zpět k Archimédovu principu: síla působící na ponořený předmět směrem vzhůru je rovna hmotnosti vytlačené tekutiny (v tomto případě je tekutinou voda). Stříbrná kulička vytlačuje větší hmotnost vody, takže na ni bude působit větší vzestupná síla než na zlatou kuličku a po ponoření bude ve vodě stoupat výše.
Častou chybou je upustit předmět do vody tak, aby klesl ke dnu. V takovém případě to nemůže fungovat, protože pak už není „ponořený“.
Hustota
Hustota se od měrné hmotnosti liší tím, že je to hmotnost předmětu dělená jeho objemem, vyjádřená v kg/m³ podle norem SI (Le Système International d’Unités – Mezinárodní soustava jednotek). V gemologii se používá jednotka g/cm³. Ostatní váhové soustavy se stále hojně používají (především v USA a Velké Británii), ale metrická soustava SI si pomalu nachází cestu i tam.
Hmotnost a váha
Hmotnost je množství materiálu v předmětu a je fyzikální vlastností tohoto předmětu (například drahého kamene) a podle norem SI se vyjadřuje v kg (kilogram).
Váha je gravitační síla (9,8 m/s²) působící na tento předmět a vyjadřuje se v N (newton). Hmotnost není fyzikální vlastnost, protože se může v různých situacích měnit. Kámen by na Měsíci vážil méně než na Zemi, ale jeho hmotnost by zůstala stejná.
Jak lze usoudit, měli bychom při vědecké korektnosti používat „hmotnost“ místo „váhy“, ale v každodenním používání jsou hmotnost a váha zaměnitelné.
Karát (ct) je uznávanou jednotkou hmotnosti (nebo hmotnosti, chcete-li).
Měření měrné hmotnosti
Způsob měření SG je pomocí hydrostatických vah.
Nejprve se kámen zváží na vzduchu a poté se zváží, když je zcela ponořen do vody. Poté se váhy dosadí do jednoduchého vzorce.
\
Demonstraci můžete vidět na tomto videu.
Video prezentace
Video \(\PageIndex{1}\): Video ukazující metodu stanovení hydrostatické měrné hmotnosti