gtemata.com

Cum se calculează porozitatea

Porozitatea este o cantitate utilizată pentru a descrie volumul de goluri într-o probă de material dată. Este folosit de obicei pentru a descrie solul, deoarece nivelurile specifice de porozitate sunt necesare pentru cultivarea plantelor. Puteți calcula teoretic prin ecuațiile descrise în articol (aceasta este situația în care trebuie să vă confruntați în timpul examenelor școlare) sau experimental (în laborator sau în câmp) prin găsirea datelor necesare în eșantion.

paşi

Metoda 1

prin Theorica cu volume
1
Găsiți date utile din informațiile furnizate. Atunci când se calculează teoretic porozitatea, este expusă o problemă care conține unele dintre datele de care aveți nevoie. Citiți cu atenție declarația și căutați valorile relative ale volumului total (VT{ displaystyle Vt}), cea a materialului (Vm{ displaystyle Vm}) și cea a porilor (Vp{ displaystyle Vp}). Fiți întotdeauna foarte scrupulos în ceea ce privește unitățile utilizate.
  • Merită să scrieți aceste date separat. De exemplu, în cazul în care problema oferă VT{ displaystyle Vt} și Vm{ displaystyle Vm}, ar trebui să scrie:
  • VT{ displaystyle Vt} = 5,00 cm3;
  • Vm{ displaystyle Vm} = 3,00 cm3.
  • 2
    Setați ecuația corespunzătoare. Prin definiție, porozitatea (PT{ displaystyle Pt}) este relația dintre volumul porilor (Vp{ displaystyle Vp}) și total (VT{ displaystyle Vt}), în termeni matematici: PT{ displaystyle Pt} = Vp{ displaystyle Vp}/VT{ displaystyle Vt}. Amintiți-vă că aceasta nu este singura ecuație care vă permite să calculați porozitatea - dacă vă dați densitatea matricei și cea a materialului în locul volumelor, puteți utiliza aceste cantități cu altă formulă.
  • 3
    Găsiți valorile variabilelor de volum. Este util să vă amintiți acest lucru VT{ displaystyle Vt} este suma volumului solid (al materialului) și a porilor (spațiile goale), cu alte cuvinte: VT{ displaystyle Vt} = Vm{ displaystyle Vm} + Vp{ displaystyle Vp}. Această relație poate fi rescrisă în moduri diferite pentru a găsi orice necunoscut, atâta timp cât ceilalți doi termeni sunt cunoscuți. De exemplu: VT{ displaystyle Vt} - Vp{ displaystyle Vp} = Vm{ displaystyle Vm}.
  • Utilizând aceleași valori afișate în pașii anteriori, VT{ displaystyle Vt} = 5,00 cm3 și Vm{ displaystyle Vm} = 3,00 cm3, puteți rezolva VT{ displaystyle Vt} - Vm{ displaystyle Vm} = Vp{ displaystyle Vp} pentru a găsi Vp{ displaystyle Vp} = 5,00 cm3 - 3,00 cm3 = 2,00 cm3.
  • 4
    Introduceți acum valorile cunoscute ale volumului în ecuația de porozitate. Odată ce ați găsit datele corespunzătoare Vp{ displaystyle Vp} și VT{ displaystyle Vt}, le puteți folosi pentru a rezolva formula PT{ displaystyle Pt} = Vp{ displaystyle Vp}/VT{ displaystyle Vt}. Nu uitați să scrieți unitățile de măsură pentru ambele cantități - pe lângă aceasta, trebuie să fiți siguri că sunt aceleași, altfel trebuie să efectuați conversiile corespunzătoare.
  • 5
    Rezolvați ecuația pentru a cunoaște porozitatea. Acum, că formula este perfect setată și variabilele cunoscute sunt inserate, puteți să o rezolvați prin calcule aritmetice simple. S-ar putea fi util să aveți un calculator la îndemână - constată că unitățile de măsură VT{ displaystyle Vt} și Vp{ displaystyle Vp} ele sunt aceleași și apoi sunt eliminate în timpul divizării. Porozitatea este de fapt un număr fără dimensiuni.
  • Dat fiind faptul că este exprimată ca procent, după ce ați găsit valoarea zecimală, trebuie să o multiplicați cu 100.
  • Folosind valorile utilizate până în prezent, ecuația ia acest aspect:
  • PT{ displaystyle Pt} = 2,00 cm3 / 5,00 cm3 = 0,400.
  • Dacă preferați să exprimați porozitatea ca procent, înmulțiți cu 100% pentru a obține. PT{ displaystyle Pt} = 40%.

    • Metoda 2

    de către Theoric cu Densitățile
    1
    Alocați densității matricei (Pd{ displaystyle Pd}) a probei valoarea de 2,66 g / cm3. Această cantitate este obținută prin împărțirea masei obiectului la volumul său. Când utilizați probe de sol, trebuie să luați în considerare densitatea medie care este egală cu 2,66 g / cm3. Din acest motiv, utilizați întotdeauna acest lucru atunci când trebuie să rezolvați probleme legate de eșantioanele de pământ, dacă nu se specifică altfel.
  • 2
    Utilizați relația dintre volum și densitate pentru a obține ecuația. Având în vedere că densitatea este definită ca relația dintre masă și volum și porozitate ca raport între volumul porilor și volumul total, este posibil să se exprime această magnitudine și din punct de vedere al densității. Formula care rezultă este PT{ displaystyle Pt} = (1- Pb{ displaystyle Pb}/Pd{ displaystyle Pd}) unde PT{ displaystyle Pt} este porozitatea, Pb{ displaystyle Pb} este densitatea totală e Pd{ displaystyle Pd} este matricea.
  • 3
    Găsiți valoarea Pb{ displaystyle Pb}. În general, este furnizată direct de afirmația problemei, dar dacă nu este dată, pot fi cunoscute alte informații - cum ar fi masa și volumul probei. În acest caz, doar împărțiți masa în funcție de volum și obțineți densitatea, adică Pb{ displaystyle Pb}.
  • 4
    Rezolvați formula introducând valorile corespunzătoare. Acum că știți Pb{ displaystyle Pb} și Pd{ displaystyle Pd}, puteți găsi PT{ displaystyle Pt}. Amintiți-vă că numărul obținut prin împărțire Pb{ displaystyle Pb} pentru Pd{ displaystyle Pd} să vreodată să fie mai mică de 1, prin urmare ecuația PT{ displaystyle Pt} = (1- Pb{ displaystyle Pb}/Pd{ displaystyle Pd}) nu ar trebui să fie niciodată negativă. Dacă da, probabil ați inversat termenii diviziunii făcând o greșeală.
  • Formula permite obținerea valorii zecimale a porozității. Pentru ao transforma într-un număr procentual, înmulțiți-l cu 100, de exemplu 0,41 x 100 = 41%.

    • Metoda 3

    prin metoda experimentală cu saturație
    1
    Măsurați volumul probei. Dacă materialul umple complet un recipient cu volum cunoscut, puteți continua direct. De asemenea, îl puteți transfera într-un recipient gradat, cum ar fi un pahar de laborator. Dacă nu puteți măsura volumul direct, îl puteți găsi în mișcare matematică.
    • Transferarea probei dintr-un container în altul ar putea modifica porozitatea sa prin mutarea materialului din care este compus.
  • 2
    Măsurați volumul apei. Doza exactă nu este importantă, cele două informații fundamentale sunt cantitatea de lichid pe care o preparați la început și cea necesară pentru a satura complet eșantionul - această metodă este singura care vă permite să știți cât de multă apă ați folosit.
  • 3
    Saturați materialul. Este o fază simplă, dar implică unele probleme. Trebuie să toargi suficient lichid pentru a umple toate porii, dar nu mai mult. Deși este important să ajungeți cât mai aproape de saturația perfectă, există întotdeauna o anumită marjă de eroare. Încercați să adăugați o doză de apă care vă permite să aduceți nivelul cât mai aproape de suprafața probei.
  • 4
    Rețineți volumul de apă utilizat. Este suficient să se scadă din cantitatea inițială doza rămasă în recipient - în acest fel, cunoașteți volumul de lichid turnat în eșantion, care este aproximativ egal cu cel al porilor prezenți în material.
  • 5
    Setați ecuația pentru a găsi porozitatea prin volum. În acest moment, cunoașterea informațiilor referitoare la volumul materialului (Vm{ displaystyle Vm}) și cea a porilor (Vp{ displaystyle Vp}), le puteți adăuga pentru a le găsi pe cel total (VT{ displaystyle Vt}) - în acest fel, puteți profita de formula PT{ displaystyle Pt} = (Vp{ displaystyle Vp}/VT{ displaystyle Vt}) x 100% și găsiți procentul de porozitate (PT{ displaystyle Pt}).
  • 6
    Faceți calculele pentru a găsi porozitatea. Introduceți valorile corespunzătoare în ecuație, acordând atenție unităților de măsură, astfel încât acestea să fie corectate corect, deoarece porozitatea este un număr fără dimensiuni - în această fază, utilizarea unui calculator ar putea fi utilă.

    • Metoda 4

    pe câmpul de extragere a probelor prin foraj de bază
    1


    Saturați zona pe care doriți să o extrageți ca probă. O modalitate bună de a proceda este să așezați un inel de oțel cu greutate cunoscută pe terenul pe care doriți să-l carotați și să-l umpleți cu apă. Lăsați lichidul să pătrundă peste noapte peste noapte - în acest fel, este mai ușor să luați mostra.
  • 2
    Împingeți inelul în pământ. Utilizați un bloc de lemn și un ciocan pentru a face să pătrundă în pământ și pentru a obține un eșantion, sau "morcov". Inelul protejează materialul astfel încât să nu se miște în timpul eșantionării.
  • 3
    Săturați tot în jurul inelului. Utilizați o lopată sau alt instrument similar pentru a scoate pământul din jurul inelului fără el "perturba" morcovul. Încercați să eliminați toate rădăcinile de la baza cercului.
  • 4
    Scoateți inelul. Odată eliberat zona înconjurătoare, puteți elimina de protecție păstrarea în interiorul eșantionului și având grijă să nu deteriora quest`ultimo- aveți grijă să nu piardă bucăți de teren în timpul transportului.
  • 5
    Rețineți masa saturată a morcovului. Adăugați apă în inel până când solul este complet saturat, care nu mai este capabil să absoarbă lichidul. Se cântărește morcovul (inclusiv inelul) și se scade din valoarea înregistrată cea cunoscută a cercului de oțel - în acest fel, se găsește numai masa probei umede.
  • 6
    Scrieți volumul morcovului. Acest lucru este egal cu cel al inelului - acesta din urmă fiind un cilindru, îl puteți găsi pe cel volum înmulțind înălțimea cu raza pătratului (raza este distanța de la centrul cercului până la circumferință) și cu pi (rotunjită adesea la 3.14). Dacă nu știți raza inelului, puteți să măsurați lățimea maximă și să o împărțiți cu două.
  • 7
    Transferați morcovul într-un recipient care poate fi introdus în cuptor. Nu uitați să cântăriți mai întâi containerul și notați datele (mc{ displaystyle mc}). Dacă ați decis să utilizați un cuptor cu microunde pentru a usca solul, verificați dacă nu există elemente metalice și că recipientul este sigur pentru acest tip de aparat.
  • 8
    Se usucă proba. Dacă folosiți cuptorul cu microunde, ar trebui să fie suficient "bucătar" la putere maximă timp de 10 minute - în acest fel, eliminați toți porii din apă. De asemenea, puteți utiliza cuptorul convențional prin setarea temperaturii la 105 ° C și lăsarea solului în interior timp de 2 ore. Deși porii sunt plini de aer, masa morcovului nu se schimbă.
  • 9
    Se cântărește proba uscată împreună cu recipientul pentru a găsi masa totală (mT{ displaystyle mt}). Această valoare nu reprezintă masa materialului, deoarece există și cea a recipientului și, prin urmare, nu îl puteți folosi pentru calculul porozității.
  • 10
    scădea mc{ displaystyle mc} din mT{ displaystyle mt} pentru a găsi masa uscată a solului (md{ displaystyle md}). Pur și simplu trebuie să scoateți masa recipientului de la cea pe care ați măsurat-o la sfârșitul "gătire". Asigurați-vă că numărul este logic, de exemplu nu poate fi negativ - dacă găsiți o valoare anormală, verificați din nou calculele.
  • 11
    Calculați masa de apă cu care ați saturat mostra. Se scade valoarea de masă "uscat" (md{ displaystyle md}) de la acel saturat (ms{ displaystyle ms}) - diferența corespunde cantității de apă (mw{ displaystyle mw}) acum sa evaporat. Din nou, amintiți-vă că masa "uscat" trebuie să fie mai puțin decât saturată.
  • 12
    Conversia masei de apă în volumul porilor eșantionului. Prin definiție, un gram de apă ocupă spațiul de un centimetru cub. Dat fiind faptul că materialul a fost saturat, volumul de pori întreg a fost umplut cu apă, în consecință, volumul porilor este egală cu aceea a turnat apă în probă.
  • 13
    Împărțiți volumul porilor cu volumul total al mostrei. Acest pas vă permite să obțineți un număr zecimal mai mic decât 1 - înmulțiți cu 100 și obțineți datele de porozitate ca procent.

    • Sfaturi

    • Luați mai multe probe de sol pentru a reduce eroarea de măsurare.
    • Dacă transferați o mostră din pământ în altă locație pentru analiză, sigilați-o într-o pungă de plastic.
    • Există, de asemenea, programe de calculator, cum ar fi RESRAD, care ajută la determinarea porozității, deși astfel de instrumente sunt mult mai avansate decât scopul popularizării acestui articol.
    • Puteți găsi densitatea matricială și densitatea totală experimental și apoi calculați porozitatea. Densitatea totală este obținută prin împărțirea masei uscate la volumul său, în timp ce cea a matricei poate fi aproximată la 2,66 g / cm3.

    Avertismente

    • Instrumentele de măsurare contribuie la gradul de eroare al măsurătorilor. Cu cât este mai sensibil un instrument, cu atât este mai puțin, dar nu uitați că fiecare instrument are limitele sale.
    • Eroarea umană este prezentă în toate măsurile experimentale cu incidență variabilă.
    • Modificarea eșantionului duce la o schimbare a porozității, deoarece particulele sunt compacte sau separate - manipulați-l cu atenție.

    Lucruri de care ai nevoie

    • prin Theorica cu volume și densități
    • calculator
    • prin metoda experimentală cu saturație
    • campion
    • Container de probă
    • apă
    • Rezervor de apă
    • pe câmpul de extragere a probelor prin foraj de bază
    • Oțel inel
    • Ciocan și bloc de lemn
    • Pala
    • Balanța
    • Cuptor sau cuptor cu microunde
    Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit