Basis

De soortelijke massa (ook wel “relatieve dichtheid” genoemd) is de verhouding tussen het gewicht van een steen in de lucht en het gewicht van een gelijk volume in water. Bij conventie, de temperatuur van het water is 4 ° C en op standaard atmosfeer, omdat de dichtheid van water is het grootst onder deze omstandigheden. Voor gemmologische doeleinden zijn kamertemperaturen voldoende, aangezien het kleine verschil in dichtheid van het water weinig invloed heeft op de aflezingen (gemeten tot op twee decimalen nauwkeurig).

Omdat de relatieve dichtheid betrekking heeft op het gewicht van een voorwerp in lucht en het gewicht ervan in water, is het een verhouding en wordt het niet in eenheden uitgedrukt (zoals kg/m³). Bijvoorbeeld, het SG van Diamant = 3,52 (terwijl de dichtheid van Diamant = 3,52 g/cm³).

In de gemmologie wordt het soortelijk gewicht meestal bepaald met behulp van een apparaat dat gebaseerd is op het principe van Archimedes.
Het principe van Archimedes (of de wet van het drijfvermogen) stelt dat: de opwaartse kracht op een ondergedompeld voorwerp gelijk is aan het gewicht van de verplaatste vloeistof.
Dit klinkt misschien ingewikkeld, maar het is een vrij eenvoudige, maar briljante wet.

Bedenk twee ballen van gelijk gewicht maar met een verschillend soortelijk gewicht, bijvoorbeeld een gouden bal van 10 gram en een zilveren bal van 10 gram. De gouden bal heeft een sg van 19,3, terwijl zilver een sg heeft van 10,5.
Omdat goud een sg heeft dat bijna twee keer zo veel is als zilver, kun je je voorstellen dat de gouden bal van 10 gram kleiner zal zijn dan de zilveren bal van 10 gram. Met andere woorden, de gouden bal zal een kleiner volume hebben dan de zilveren bal.
Wanneer je beide ballen in water hangt (ondergedompeld), dan zal de zilveren bal door zijn grotere volume veel meer water verplaatsen dan de gouden bal.

Water heeft een sg van 1, dus het gewicht van een kubieke centimeter water is 1 gram (eigenlijk 0,0098 Newton, maar voor de eenvoud worden grammen gebruikt). Door wat eenvoudige wiskunde kunnen we het volume van de ballen berekenen. Het volume van de gouden bal is 0,52 kubieke centimeter en het volume van de zilveren bal is 0,95 kubieke centimeter (volume is massa gedeeld door dichtheid).
Daaruit kunnen we concluderen dat de zilveren bal 0,95 kubieke centimeter water zal verplaatsen, wat 0,95 gram weegt. De gouden bal zal 0,52 gram water verplaatsen (omdat 1 kubieke centimeter water 1 gram weegt).

Nu terug naar het Archimedes-principe: de opwaartse kracht op een ondergedompeld voorwerp is gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof (de vloeistof is in dit geval water). De zilveren bal verplaatst een groter gewicht aan water, dus zal hij een grotere opwaartse kracht ondervinden dan de gouden bal en hoger in het water stijgen wanneer hij is ondergedompeld.

Een veelgemaakte fout is om het voorwerp zo in het water te laten vallen dat het naar de bodem zinkt. In dat geval kan het niet werken omdat het dan niet meer “ondergedompeld” is.