北京圣园淘矿工场科普知道，测量宝石的热特性是一种简单的非破坏性测试，可以证明对宝石识别非常有用。石头摸起来很冷，因为它具有很高的热惯性。 热惯性是宝石学家可用于宝石鉴定的热特性。 

        由于热惯性高，石头摸起来很冷。宝石学家可以使用热惯性以及其他热特性来识别宝石。如图，“彩色大理石冷石”。

        宝石学测试方法的局限性

        宝石学家在分析和鉴定宝石方面受到严格限制，因为他们的测试方法必须是非破坏性的。这限制了对光学领域（包括光谱学、发光等）、比重和夹杂物的测量。宝石学家通常不会测量切磨宝石的硬度，因为这会再次损坏宝石。

        此外，该领域使用的仪器必须足够简单，没有经过真正科学培训的人也能学会，而且价格合理。如今，许多宝石学文献都报道了使用各种先进仪器（例如 紫外吸收光谱、X 射线荧光分析，甚至电子顺磁共振）制造的宝石的测量结果。这对文献来说很好，但对工作的宝石学家和/或估价师几乎没有实用价值。

        出于这些原因，探索任何可能的廉价、简单且非技术性的宝石分析诊断方法的潜力非常重要。其中一种方法是测量热特性，例如比热、热扩散率、热导率和热惯性。

        热能传递方法

        热能可以通过以下三种方式之一传递：辐射、对流和传导。阳光是辐射的一个例子，而在一锅沸水中产生的电流是对流的一个例子。第三种传热方法，传导，在室温下与固体材料（包括宝石）最相关。

        宝石鉴定和热性能

        有四种可能对宝石鉴定感兴趣的热特性，其中三种在数学上是相互关联的。宝石测试中最好的一种热惯性是最容易用简单仪器测量的一种。所有这四个属性定义如下。

        比热

        比热是使一克物质升高一摄氏度所需的热量。这是给定物质的常数，但因物质而异。然而，从一种宝石材料到另一种宝石材料几乎没有变化。因此，它对于识别目的不是特别有用。

        热扩散率

        热扩散率是材料中热流速度的量度。如果对物质施加热量，一些热能会用于提高物质的温度。用于升高温度的热能程度取决于材料的比热。其余的热能从施加热量的点扩散开。材料的热扩散率越高，热能从一个点传递到另一个点的速度就越快。

        导热系数

        另一方面，热导率是通过给定厚度材料的热流与穿过该厚度的温差的比率。事实证明，在除各向同性（等距或非晶）材料之外的所有材料中，热导率是有方向的，就像折射率一样。光学和热学性质的对称性通常是相同的。然而，很少有人对宝石材料的电导率随方向的变化进行测量。

        热惯性

        热惯性是衡量材料表面温度因热量流入材料而改变的速度的量度。热惯性越大，加热时表面温度上升越慢。这就是为什么具有低热惯性的材料（例如塑料）摸起来很温暖的原因。体热会迅速升高此类材料的表面温度。北京圣园淘矿工场科普了解到，另一方面，石头物体摸起来很冷，因为它们具有很高的热惯性。

        使用金刚石探头

        热惯性是一种方向特性，但适用于测量平均值的简单仪器。各种金刚石探头市场上的产品，包括 GIA、Rayner、Kashan 和 Ceres Corp. 制造的产品，都利用了这一事实。这种探头由一个称为热电偶的温差传感器和一个相邻的热源或电阻加热器组成，它们被绝缘的探头外壳包围。

        使用此类仪器时，请注意防止草稿影响读数。探头尖端靠在被测量的材料上，在这种情况下是宝石刻面，大约一秒钟后即可获得仪表读数。该读数可能与热惯性有关。

        商业探头专门用于区分热惯性非常高的金刚石和热惯性低得多的仿制品，例如立方氧化锆。

        在非常小的石头上使用商业探头可能会遇到困难。但是，您可以针对小宝石校准仪器以避免此问题。

        美国地质调查局的唐纳德·胡佛博士整理了下表。通常，它按照热惯性递减的顺序排列材料。如果准确、定量的探针被广泛使用，热惯性将成为宝石分析中非常有用且易于测量的参数。

        宝石材料、合成材料和模拟物以及一些金属在室温下的热性能

        来源

        摘自 DB Hoover，“The GEM DiamondMaster 和宝石的热特性”，《宝石与宝石学》，1983 年夏季：77-86。

        除非上标字母表示其他参考，否则电导率和密度值取自 K. Horai，“岩石形成矿物的热导率” ，地球物理研究杂志，76 (5)，1971。

        比热值，来自 RA Robie 和 DR Waldbaum，“矿物和相关物质在 298.15 度 K、一个大气压和高温下的热力学特性”，美国地质调查局公报，第 1259 期，1968 年。

        笔记

        * 假设值；文献中未见。

        ᵃ R. 韦伯斯特，1982，宝石，第 3 版。康涅狄格州哈姆登：巴特沃思和执政官。

        ᵇ Chemical Rubber Company, 1966, Handbook of Chemistry and Physics. 第 47 版。佛罗里达州博卡拉顿：化学橡胶公司

ᶜ SP Clark，1966 年，物理常数手册，回忆录 97。科罗拉多州博尔德：美国地质学会。

        影响热惯性测量的因素

        使用专门设计用于将钻石与其他宝石分开的仪器可能难以定量测量热惯性。专为此类测量设计的新设备将代表下一代热量计。使用设备测量热惯性时，请记住表面质量，特别是平整度和抛光度，会影响北京圣园淘矿工场科普读数，结晶度和化学成分也会影响读数，尤其是在固溶体系列中。