Basic

Ominaispaino (tunnetaan myös nimellä ”suhteellinen tiheys”) on ilmassa olevan kiven painon ja vedessä olevan saman tilavuuden painon välinen suhde. Konvention mukaan veden lämpötila on 4° C ja vakioilmakehä, koska veden tiheys on suurin näissä olosuhteissa. Huoneenlämpötilan olosuhteet ovat gemmologisiin tarkoituksiin riittävät, koska veden tiheyden pieni ero vaikuttaa vain vähän lukemiin (mitattuna toisen desimaalin tarkkuudella).

Koska ominaispaino on suhteutettu kappaleen painoon ilmassa ja sen painoon vedessä, se on suhdeluku eikä sitä ilmaista yksiköissä (kuten kg/m³). Esimerkiksi timantin SG = 3,52 (kun taas timantin tiheys = 3,52 g/cm³).

Gemologian alalla ominaispaino määritetään yleensä Arkhimedeen periaatteeseen perustuvan laitteen avulla.
Arkhimedeen periaatteessa (tai kellumislaissa) sanotaan, että: upotettuun kappaleeseen kohdistuva ylöspäin suuntautuva voima on yhtä suuri kuin syrjäytetyn nesteen paino.
Tämä saattaa kuulostaa monimutkaiselta, mutta se on melko yksinkertainen, mutta nerokas laki.

Asettele kaksi palloa, jotka ovat yhtä painavia, mutta joiden ominaispaino on erilainen, esimerkiksi 10 gramman kultainen pallo ja 10 gramman hopeinen pallo. Kultapallon sg on 19,3, kun taas hopean sg on 10,5.
Koska kullan sg on lähes kaksi kertaa suurempi kuin hopean, voit kuvitella, että 10 gramman kultapallo on pienempi kuin 10 gramman hopeapallo. Toisin sanoen kultapallolla on pienempi tilavuus kuin hopeapallolla.
Kun molemmat pallot ripustetaan veteen (upotetaan), niin hopeapallo syrjäyttää paljon enemmän vettä kuin kultapallo sen suuremman tilavuuden vuoksi.

Veden sg on 1, joten kuutiosenttimetrin veden paino on 1 gramma (itse asiassa 0,0098 Newtonia, mutta grammoja käytetään yksinkertaisuuden vuoksi). Yksinkertaisen matematiikan avulla voimme laskea pallojen tilavuuden. Kultapallon tilavuus on 0,52 kuutiosenttimetriä ja hopeapallon tilavuus on 0,95 kuutiosenttimetriä (tilavuus on massa jaettuna tiheydellä).
Tästä voimme päätellä, että hopeapallo syrjäyttää 0,95 kuutiosenttimetriä vettä, joka painaa 0,95 grammaa. Kultainen pallo syrjäyttää 0,52 grammaa vettä (koska 1 kuutiosenttimetri vettä painaa 1 gramman).

Palataan nyt takaisin Arkhimedeen periaatteeseen: upotettuun kappaleeseen kohdistuva ylöspäin suuntautuva voima on yhtä suuri kuin syrjäytetyn nesteen (tässä tapauksessa neste on vesi) paino. Hopeapallo syrjäyttää suuremman painon vettä, joten siihen kohdistuu suurempi ylöspäin suuntautuva voima kuin kultaiseen palloon ja se nousee vedessä korkeammalle, kun se upotetaan.

Yleinen virhe on pudottaa esine veteen siten, että se uppoaa pohjaan. Tällöin se ei voi toimia, koska silloin se ei ole enää ”upotettu”.