Conţinut

• paşi
• sfaturi
• Avertizări
• Materiale necesare

Porozitatea se referă la valoarea folosită pentru a descrie cât de mult spațiu gol sau vid este într-un eșantion dat. Această caracteristică este de obicei măsurată în studiile solului, deoarece este necesar să existe anumite niveluri de porozitate pentru ca plantele să crească. Este posibil să o calculăm teoretic prin ecuații și valori date, elemente care sunt prezente la întrebările de teste și evaluări. Cu toate acestea, porozitatea poate fi determinată și prin găsirea valorilor necesare pentru această rezoluție într-un mod experimental, fie în laborator, fie în teren.

paşi

Metoda 1 din 4: Calcularea porozității teoretic după volume

1. 

   Extrageți variabile utile din informațiile prezentate. Când teoretic calculezi porozitatea, vei avea o situație de exemplu care conține unele dintre valorile necesare. Citiți cu atenție întrebarea și căutați variabile precum volumul total (), volumul solid () și volumul porilor (). Acordați întotdeauna atenție unităților acestor valori.
   • Este util să scrieți aceste valori separat. De exemplu, dacă problema oferă valorile e, veți scrie:
     • ;
     • .

2. 

   
   
   Scrieți ecuația corespunzătoare. Prin definiție, porozitatea () este egală cu volumul porilor () împărțit la volumul total () sau. Rețineți că aceasta nu este singura ecuație în acest scop. Dacă valorile sunt date cu privire la densitate în raport cu un lot sau o particulă în loc de volum, va fi necesară utilizarea unei formule diferite.

3. 

   
   
   Setați valori pentru variabilele de volum. Este întotdeauna util să rețineți că reprezintă suma dintre volumele solide și porii sau. Această relație poate fi reordonată pentru a putea rezolva oricare dintre variabilele de volum, atât timp cât celelalte două sunt cunoscute. De exemplu, .
   • Folosind aceleași valori enumerate în etapa anterioară (e), va fi posibilă rezolvarea pentru a găsi asta.

4. 

   
   
   Introduceți variabilele de volum cunoscute în ecuația de porozitate. După ce ați determinat o valoare și o valoare pentru, puteți introduce atât în ​​ecuația de porozitate ,. Nu uitați să includeți și unități pentru și. În plus, este important ca unitățile să aibă aceeași dimensiune, sau va fi necesară efectuarea unei analize dimensionale pentru a atinge compatibilitatea preconizată.
   • Este important ca unitățile să fie compatibile, deoarece porozitatea este indicată de o valoare fără unități și de obicei este exprimată în procente. Unitățile variabilelor de volum sunt anulate de diviziune.

5. 

   Rezolvați ecuația pentru a obține o valoare pentru porozitate. Acum, când ecuația este complet definită și cu valorile corespunzătoare în loc, puteți rezolva cu o aritmetică simplă. Poate fi util să ai un calculator pe mână în acea parte.
   • Deoarece porozitatea este de obicei exprimată în procente, este comună înmulțirea cu valoarea zecimală rezultată cu.
   • Folosind aceleași valori ca exemplele de mai sus, ecuația va arăta ca ceva:
     • Dacă doriți să exprimați această valoare în format procentual, trebuie să o multiplicați pentru a determina aceasta.

Metoda 2 din 4: Calcularea porozității teoretic în funcție de densitate

1. 

   Presupunem că densitatea particulelor () a eșantionului este egală. Această valoare dintr-un eșantion constă în împărțirea masei la volum. Atunci când tratăm probe de sol, densitatea medie a particulelor va fi aproape de. Din acest motiv, se presupune că valoarea este egală cu densitatea de particule a oricărui eșantion de sol, cu excepția cazului în care este specificat.

2. 

   Folosiți relația dintre volum și densitate pentru a obține ecuația. Deoarece densitatea este definită ca masă per volum și porozitatea poate fi definită de volumul porilor peste volumul total, este posibilă exprimarea porozității și în ceea ce privește densitatea. Rezultatul va fi ecuația, unde reprezintă porozitatea, reprezintă densitatea lotului și reprezintă densitatea particulelor de probă.

3. 

   Determinați valoarea. Într-o chestiune simplă, aceasta va fi deja exprimată în mod clar. Dacă valoarea nu a fost dată, este posibil să cunoașteți alte valori, cum ar fi masa uscată și volumul eșantionului. În acest caz, veți împărți masa uscată a eșantionului în funcție de volumul său, pentru a determina valoarea densității lotului sau.

4. 

   Rezolva problema introducând valorile de densitate corespunzătoare. Acum că cunoașteți valorile cerute în și, puteți determina valoarea lui. Rețineți că valoarea obținută prin împărțirea e trebuie vreodată să fie mai mic decât, astfel încât ecuația nu va rezulta niciodată într-o valoare negativă. Dacă se întâmplă acest lucru, ați efectuat diviziunea cu, ceea ce este incorect.
   • Această ecuație are ca rezultat o valoare zecimală pentru porozitate. Pentru a-l exprima ca procent, înmulțiți-l doar cu. De exemplu, .

Metoda 3 din 4: Calcularea porozității experimental prin saturație

1. 

   Măsurați volumul eșantionului. Puteți măsura direct dacă eșantionul umple exact un recipient cu un volum cunoscut. De asemenea, este posibil să-l transferați într-un recipient, cum ar fi un pahar gradat, pentru a face această măsurare. Dacă nu este posibil să determinați direct volumul, încercați să-l faceți matematic.
   • Rețineți că transferul eșantionului dintr-un recipient în altul poate afecta porozitatea și dezintegra materialul.

2. 

   Măsurați un volum de apă. Cantitatea exactă de măsurat nu contează. Cele două puncte cruciale din această etapă sunt măsurarea mai multă apă decât este necesară pentru saturația eșantionului și înregistrarea cantității precise cu care ați început. Acesta este singurul mod de a ști exact cât a fost folosit.

3. 

   Saturați proba cu apă. Acesta este un pas simplu, dar poate avea provocările sale. Trebuie să adăugați suficientă apă pentru a se umple toți porii din eșantion, dar nimic mai mult. Deși este important să ne apropiem cât mai mult de saturația eșantionului, o anumită marjă de eroare va exista întotdeauna. Aduceți nivelul apei cât mai ridicat la nivelul suprafeței solide.

4. 

   Înregistrați valoarea volumului de apă utilizat. Pentru a face acest lucru, trebuie să scădeți volumul de apă rămas din volumul inițial, rezultând cantitatea care a fost extrasă. Volumul de apă utilizat este (aproximativ) egal cu volumul porilor eșantionului.

5. 

   Pregătiți ecuația pentru a găsi porozitatea din volum. Acum că știți volumul eșantionului () și volumul porilor (), puteți să le adăugați pentru a obține volumul total (). Acum puteți utiliza ecuația pentru a determina valoarea de porozitate ().

6. 

   Efectuați calculele pentru a calcula valoarea porozității eșantionului. Introduceți valorile corespunzătoare în ecuație, amintind întotdeauna de unitățile utilizate și având grijă să se anuleze în mod corespunzător, deoarece este o cantitate fără unități. Un calculator poate fi de asemenea util în acest pas.

Metoda 4 din 4: Calcularea porozității în câmp folosind probe

1. 

   Saturați zona de eșantionat. O modalitate bună de a face acest lucru este să plasați o greutate a inelului de oțel (cum ar fi unul cu diametrul și înălțimea de) pe sol, în punctul în care va fi extras proba și să o umpleți cu apă. Lasă-l să se odihnească peste noapte sau până când este complet absorbit de sol. Acest lucru va facilita colectarea eșantionului.
   • Greutăți cu inele de oțel pot fi găsite la magazinele de furnizare a clădirilor și pe internet.

2. 

   Fermați greutatea inelului pe sol. Cu un bloc de lemn și un ciocan, apăsați greutatea inelului până pătrunde pe suprafața solului. Porțiunea care se află în circumferință se numește nucleu sau eșantion central. Janta servește pentru a-l proteja de perturbații în timpul colectării.

3. 

   Săpați în jurul jantei de oțel. Folosiți o lopată și alte instrumente pentru a săpa cu atenție în jurul greutății inelului, având grijă să nu deranjați solul din interior. Tăiați orice rădăcini prezente în partea de jos.

4. 

   Scoateți inelul. După curățarea solului din jur, va fi posibilă îndepărtarea acestuia împreună cu proba din gaura săpată. Păstrați-l în circumferință fără a deranja, având întotdeauna grijă să nu pierdeți părți din eșantion în timpul transportului.

5. 

   Înregistrați valoarea de masă saturată a eșantionului. Puneți greutatea inelului într-un recipient mare, curat. Adăugați apă până când eșantionul este complet saturat și nu poate absorbi mai mult. Se cântărește proba prezentă în interior și se scade din această valoare masa greutății inelare. Ca urmare, veți avea masa saturată a eșantionului.

6. 

   Rețineți volumul eșantionului. Acesta va fi același cu volumul inelului. Deoarece este un cilindru, pentru a calcula volumul va fi necesară înmulțirea înălțimii solidului cu raza pătrată (raza este distanța de la centru până la marginea cercului) și înmulțirea acestei valori cu (de obicei rotunjită la ). Dacă nu cunoașteți valoarea razei, o puteți măsura peste cilindru în partea sa cea mai largă și puteți împărți această valoare în două.

7. 

   Transferați solul într-un recipient termic. Nu uitați să o cântăriți și să vă scrieți masa (). Dacă intenționați să utilizați un cuptor cu microunde pentru uscarea eșantionului, este crucial ca recipientul să nu conțină elemente metalice și să fie sigur pentru utilizare în acest tip de cuptor.

8. 

   Uscați proba. Dacă folosiți un cuptor cu microunde, zece minute la o putere mare ar trebui să fie suficiente pentru uscare. Acest lucru asigură că toți porii din el sunt complet fără apă. De asemenea, puteți usca proba într-un cuptor convențional la o temperatură de cel puțin două ore. Deși sunt încă plini de aer, acest lucru nu va afecta masa probei.

9. 

   Se cântărește proba uscată pentru a determina masa totală (). Nu uitați că această valoare nu reprezintă masa eșantionului dvs., ci masa eșantionului plus masa containerului. Nu folosiți această valoare pentru a calcula porozitatea.

10. 

    Trageți pentru a determina valoarea masei uscate a eșantionului (). Pentru a face acest lucru, pur și simplu scadeți masa inițială a containerului din masa finală a containerului cu proba. Valorile trebuie să aibă sens. De exemplu, nu puteți avea o valoare negativă ca masă. Dacă se întâmplă acest lucru, rezultatul este incorect și trebuie să efectuați o analiză pe calculele dvs.

11. 

    Calculați masa apei din proba saturată. Se scade masa uscată () din masa saturată (). Diferența va fi echivalentă cu masa apei (). Din nou, masa uscată trebuie să fie mai mică decât masa saturată.

12. 

    Convertiți masa de apă în volumul de pori al probei dvs. Prin definiție, un gram de apă este echivalent cu un centimetru cub de apă. Cu alte cuvinte, aceasta înseamnă că masa apei în grame este egală cu volumul ei în centimetri cubi. Odată ce proba a fost saturată, toți porii au fost umpluți cu apă, astfel încât volumul porilor va fi egal cu volumul de apă prezent în proba saturată.

13. 

    Împărțiți volumul porilor la volumul total al eșantionului. Drept urmare, veți avea un număr zecimal mai mic. Înmulțiți-l cu și veți obține valoarea de porozitate a mostrei exprimată în procente.

sfaturi

• Ia mai multe probe pe teren. Acest lucru va reduce la minimum marja de eroare în măsurătorile dvs.
• Dacă transferați eșantionul în câmp într-o altă locație pentru analiză, sigilați-l într-o pungă de plastic.
• Există, de asemenea, programe de calculator, cum ar fi RESRAD capabil să ajute la determinarea porozității, dar învățarea lor depășește scopul acestui articol.
• Densitățile de lot și de particule pot fi, de asemenea, determinate experimental pentru a calcula porozitatea. Densitatea lotului poate fi calculată împărțind masa uscată la volumul eșantionului. La rândul său, densitatea de particule este considerată a fi în general.

Avertizări

• Instrumentele utilizate la măsurători vor afecta, de asemenea, marja de eroare prezentă în ele. Cu cât este mai precis un instrument, cu atât vor fi mai puține erori. Cu toate acestea, rețineți că toate instrumentele au limitele lor.
• Eroarea umană este prezentă într-o oarecare măsură în toate măsurătorile experimentale.
• Perturbarea eșantionului poate modifica porozitatea sa prin compactarea sau separarea particulelor sale. Manevrați-l cu grijă.

Materiale necesare

Calcularea teoretică a porozității în funcție de volum

• Calculator.

Calcularea teoretică a porozității după densitate

• Probă;
• Recipient de probă;
• Apă;
• Recipient pentru apă.

Calcularea porozității câmpului folosind probe

• Greutatea inelului;
• Bloc din lemn și ciocan;
• Tigaie;
• Echilibru;
• Cuptor sau cuptor cu microunde.