Cum se calculează porozitatea

Porozitatea este valoarea utilizată pentru a descrie cât de goală, sau nulă, spațiul este prezent într-o probă dată. Acest atribut este măsurat în mod obișnuit în ceea ce privește solul, deoarece nivelurile de porozitate adecvate sunt necesare pentru ca plantele să crească. Porozitatea poate fi calculată teoretic folosind ecuații și valori date, care este cazul când vă confruntați cu întrebări de examen. Porozitatea poate fi, de asemenea, determinată prin găsirea valorilor necesare pentru a rezolva ecuațiile experimentale, fie în laborator, fie în câmp.

Pași

Metoda 1 din 4:
Calcularea porozității teoretic în funcție de volume
  1. Imagine intitulată Calculați pasul porozității 1
1. Extrageți valori utile din informațiile date. La calcularea porozității teoretic, vi se va da o situație de exemplu care conține unele dintre valorile de care aveți nevoie. Citiți cu atenție întrebarea și căutați valori, cum ar fi volumul total (Vt{ displaystyle vt}Vit), volumul solid (VS{ displaystyle vs}Vs) și volumul porilor (Vp{ displaystyle vp}Vp). Întotdeauna acordați o atenție deosebită unităților acestor valori.
  • Acesta va ajuta la scrierea acestor valori separat. De exemplu, dacă întrebarea dvs. oferă Vt{ displaystyle vt}Vit și VS{ displaystyle vs}Vs, ați scrie:
  • Vt{ displaystyle vt}Vit = 5.00 cm ^ 3
  • VS{ displaystyle vs}Vs = 3.00 cm ^ 3
  • Imaginea intitulată Calculați pasul Porozitate 2
    2. Configurați ecuația corespunzătoare. Prin definiție, porozitatea (Pt{ displaystyle pt}Pt) este egal cu volumul porilor (Vp{ displaystyle vp}Vp) împărțit la volumul total (Vt{ displaystyle vt}Vit), sau Pt{ displaystyle pt}Pt = Vp{ displaystyle vp}Vp/Vt{ displaystyle vt}Vit. Țineți minte că aceasta nu este singura ecuație care să găsească porozitate. Dacă sunt date valori pentru densitatea în vrac și densitatea particulelor, mai degrabă decât valorile pentru volume, ar trebui să utilizați o ecuație diferită.
  • Imaginea intitulată Calculați Perozitatea Pasul 3
    3. Găsiți valori pentru variabilele dvs. de volum. Este util să rețineți că Vt{ displaystyle vt}Vit este suma volumelor solide și a porilor sau Vt{ displaystyle vt}Vit = VS{ displaystyle vs}Vs + Vp{ displaystyle vp}Vp. Această relație poate fi rearanjată pentru a vă permite să rezolvați pentru oricare dintre variabilele de volum, atâta timp cât celelalte două sunt cunoscute. De exemplu, și Vt{ displaystyle vt}Vit - Vp{ displaystyle vp}Vp = VS{ displaystyle vs}Vs.
  • Folosind aceleași valori enumerate în pașii anteriori, Vt{ displaystyle vt}Vit = 5.00 cm ^ 3 și VS{ displaystyle vs}Vs = 3.00 cm ^ 3, putem rezolva Vt{ displaystyle vt}Vit - VS{ displaystyle vs}Vs = Vp{ displaystyle vp}Vp să găsească asta Vp{ displaystyle vp}Vp = 5.00 cm ^ 3 - 3.00 cm ^ 3 = 2.00 cm ^ 3.
  • Imagine intitulată Calculați pasul de porozitate 4
    4. Conectați variabilele de volum cunoscute în ecuația porozității. Odată ce ați determinat o valoare pentru Vp{ displaystyle vp}Vp și o valoare pentru Vt{ displaystyle vt}Vit, le puteți conecta în ecuația de porozitate, Pt{ displaystyle pt}Pt = Vp{ displaystyle vp}Vp/Vt{ displaystyle vt}Vit. Asigurați-vă că includeți unitățile pentru Vp{ displaystyle vp}Vp și Vt{ displaystyle vt}Vit. De asemenea, ar trebui să vă asigurați că unitățile se potrivesc, dacă nu, va trebui să faceți analiza dimensionala pentru a le face să se potrivească.
  • Este important să se potrivească cu unitățile deoarece porozitatea este o valoare fără unitate care este de obicei exprimată ca procent. Unitățile din variabilele de volum se vor anula reciproc de diviziune.
  • Imaginea intitulată Calculați pasul porozității 5
    5. Rezolvați ecuația pentru a obține o valoare de porozitate. Acum că ecuația dvs. este configurată în totalitate și are valorile corespunzătoare în vigoare, puteți rezolva prin a face aritmetică simplă. S-ar putea ajuta să aveți un calculator la îndemână pentru această parte.
  • Deoarece porozitatea este adesea exprimată ca procent, odată ce ați găsit valoarea zecimală, este obișnuită multiplicarea acestei valori cu 100%.
  • Folosind aceleași valori din exemplele de mai sus, ecuația dvs. va arăta similar cu aceasta:
  • Pt{ displaystyle pt}Pt = 2.00 cm ^ 3/5.00 cm ^ 3 = 0.400.
  • Dacă doriți să exprimați această valoare ca procent, ați înmulțiți-l cu 100% pentru a se obține Pt{ displaystyle pt}Pt = 40%.
    • Metoda 2 din 4:
    Calculul porozității teoretic de densități
    1. Imaginea intitulată Calculați pasul porozității 6
    1. Să presupunem densitatea particulelor ( PD { displaystyle pd}PD) din eșantionul dvs. pentru a fi 2.66 g / (cm ^ 3). Densitatea particulelor unei probe este egală cu masa probei împărțită în volum de probă. Când se ocupă de eșantioane de sol, densitatea medie a particulelor de sol este de 2.66 g / (cm ^ 3). Din acest motiv, această valoare se presupune a fi densitatea particulelor oricărei eșantioane de sol, dacă nu se specifică altfel.
  • Imaginea intitulată Calculați pasul porozității 7
    2. Utilizați relația dintre volum și densitate pentru a obține ecuația dvs. Deoarece densitatea este definită ca masă pe volum, iar porozitatea este o comparație a volumului porilor la volumul total, este posibil să se exprime porozitatea în ceea ce privește densitatea. Rezultatul este ecuația Pt{ displaystyle pt}Pt = (1 - PB{ displaystyle pb}Pb/PD{ displaystyle pd}Pd) Unde Pt{ displaystyle pt}Pt este porozitatea ta, PB{ displaystyle pb}Pb este densitatea în vrac și PD{ displaystyle pd}PD este densitatea particulelor eșantionului.
  • Imaginea intitulată Calculați pasul porozității 8
    3. Gaseste-ti PB { displaystyle pb}Pb valoare. PB{ displaystyle pb}Pb Valoarea vă va fi dată într-o întrebare simplă. Dacă valoarea nu este dată, vi se poate prezenta alte valori, cum ar fi masa uscată a eșantionului și volumul eșantionului. În acest caz, ați împărți masa uscată a eșantionului de volumul eșantionului pentru a vă găsi densitatea dvs. în vrac, sau PB{ displaystyle pb}Pb.
  • Imaginea intitulată Calculați pasul Porozitate 9
    4. Rezolvați ecuația prin introducerea valorilor de densitate adecvate. Acum că ați obținut valori pentru PB{ displaystyle pb}Pb și PD{ displaystyle pd}PD, Puteți rezolva pentru Pt{ displaystyle pt}Pt. Rețineți că valoarea obținută prin împărțire PB{ displaystyle pb}Pb de PD{ displaystyle pd}PD ar trebui să fie întotdeauna mai puțin de 1, deci ecuația Pt{ displaystyle pt}Pt = (1 - PB{ displaystyle pb}Pb/PD{ displaystyle pd}PD) nu ar trebui să ducă niciodată un răspuns negativ. Dacă se întâmplă, probabil că ați împărțit PD{ displaystyle pd}PD de PB{ displaystyle pb}Pb, care este incorectă.
  • Această ecuație vă va oferi o valoare zecimală pentru porozitate. Pentru a exprima porozitatea ca procent, pur și simplu multiplicați acea zecimală cu 100%. De exemplu, 0.41 x 100% = 41%.
    • Metoda 3 din 4:
    Calculul porozității experimental prin saturație
    1. Imaginea intitulată Calculați Perozitatea Pasul 10
    1. Măsurați volumul eșantionului dvs. Puteți măsura volumul direct dacă eșantionul dvs. completează exact un recipient cu un volum cunoscut. De asemenea, puteți transfera eșantionul într-un recipient, cum ar fi un pahar pre-măsurate pentru a măsura volumul. Dacă nu puteți măsura direct volumul, puteți calculați volumul matematic.
    • Rețineți că transferul eșantionului de la un recipient la altul poate afecta porozitatea prin perturbarea materialului.
  • Imaginea intitulată Calculați pasul porozității 11
    2. Măsurați un volum de apă. Nu este important exact cât de multă apă pe care o măsurați. Cele două lucruri importante în acest pas sunt măsurarea mai multor apă decât va trebui să vă saturați eșantionul și să scrieți exact cât de multă apă ați început cu. Acesta este singurul mod în care puteți ști cât de mult ați folosit.
  • Imaginea intitulată Calculați Perozitatea Pasul 12
    3. Saturați eșantionul cu apă. Acesta este un pas ușor, dar poate fi complicat. Doriți să adăugați suficientă apă, astfel încât toate porii din proba dvs. să fie umplute, dar nu doriți să adăugați apă suplimentară. Deși este important să obțineți cât de aproape puteți să saturați exact eșantionul, va exista un anumit grad de eroare. Obțineți nivelul apei cât mai aproape de nivelul suprafeței nivelului de eșantionare solid.
  • Imaginea intitulată Calculați pasul porozității 13
    4. Înregistrați volumul apei utilizate. Pentru a face acest lucru, va trebui să scăpați volumul de apă care este lăsat din volumul apei cu care ați început. Acest lucru vă va lăsa cu volumul de apă care a fost turnat. Volumul apei pe care l-ați utilizat este (aproximativ) egal cu volumul porilor din eșantionul dvs.
  • Imaginea intitulată Calculați Pasitatea Pasul 14
    5. Configurați ecuația pentru a rezolva pentru porozitate cu volum. Acum că aveți volumul eșantionului dvs. (VS{ displaystyle vs}Vs) și volumul porilor (Vp{ displaystyle vp}Vp), le puteți adăuga împreună pentru a obține volumul total (Vt{ displaystyle vt}Vit). Acum este posibilă utilizarea ecuației Pt{ displaystyle pt}Pt = (Vp{ displaystyle vp}Vp/Vt{ displaystyle vt}Vit) x 100% pentru a vă găsi porozitatea (Pt{ displaystyle pt}Pt).
  • Imaginea intitulată Calculați Perozitatea Pasul 15
    6. Faceți calculele pentru a găsi porozitatea eșantionului. Introduceți valorile corespunzătoare în ecuație. Asigurați-vă că urmăriți unitățile dvs. și asigurați-vă că ei anulează în mod corespunzător, deoarece porozitatea este o valoare fără unitate. Un calculator ar putea fi la îndemână pentru acest pas, de asemenea.
    • Metoda 4 din 4:
    Calcularea porozității în domeniu prin luarea de eșantioane de bază
    1. Imaginea intitulată Calculați Perozitatea Pasul 16
    1. Saturarea zonei pe care doriți să o eșantionați. O modalitate bună de a face acest lucru este de a plasa un inel de oțel pre-cântărit (cum ar fi unul cu un diametru de 7 centimetri (2.8 in) și o înălțime de 10 centimetri (3.9 in)) Pe terenul în care doriți să luați o mostră și să o umpleți cu apă. Lăsați apa să stea în inel peste noapte sau până când este absorbită de sol. Acest lucru va facilita colectarea eșantionului.
    • Puteți găsi inele de oțel pre-cântărite în magazinele de îmbunătățire la domiciliu și online.
  • Imagine intitulată Calculați Porozitatea Pasul 17
    2. Conduce inelul de oțel în sol. Utilizați un bloc de lemn și un ciocan pentru a conduce inelul în jos în pământ. Solul din interiorul inelului este denumit o probă de bază sau de bază. Inelul protejează eșantionul de bază de la a fi deranjat în timpul colectării.
  • Imaginea intitulată Calculați Porozitatea Pasul 18
    3. Săpat în jurul inelului de oțel. Utilizați o lovitură și alte unelte de săpare pentru a sapă cu grijă în jurul inelului de oțel. Nu doriți să deranjați solul din inel. Tăiați orice rădăcini din partea de jos a inelului.
  • Imaginea intitulată Calculați Porozitatea Pasul 19
    4. Scoateți inelul. Odată ce ați eliminat solul în jurul inelului, puteți scoate inelul și eșantionul din gaură. Păstrați eșantionul de bază în interiorul inelului și nu îl deranjează. Aveți grijă să nu pierdeți niciunul dintre eșantioane atunci când îl mutați.
  • Imaginea intitulată calculează pasul porozității 20
    5. Înregistrați masa saturată a eșantionului dvs. Puneți inelul într-un recipient mare și clar. Adăugați apă până când eșantionul din inel este complet saturat și nu poate fi mai mare apă. Cântărește eșantionul în inelul de oțel. Scade de la acea valoare masa inelului de oțel. Acest lucru vă va lăsa cu masa saturată a eșantionului dvs.
  • Imaginea intitulată Calculați pasul porozității 21
    6. Înregistrați volumul eșantionului dvs. Volumul eșantionului dvs. va fi același cu volumul inelului. Deoarece inelul dvs. este un cilindru, la calculați volumul veți înmulți înălțimea cilindrului de raza pătrată (raza este distanța de la centrul cercului la margine) și apoi multiplicați-l pe pi (adesea rotunjit la 3.14). Dacă nu cunoașteți raza, puteți măsura în partea de sus a cilindrului la cel mai larg punct și împărțiți măsurarea cu două.
  • Imaginea intitulată Calculați pasul porozității 22
    7. Transferați solul într-un recipient sigur pentru cuptor. Asigurați-vă că pre-cântăriți recipientul și scrieți masa containerului (MC{ displaystyle mc}Mc). Dacă intenționați să utilizați un cuptor cu microunde pentru a vă usca eșantionul, asigurați-vă că recipientul dvs. nu are metal și este în siguranță cu microunde.
  • Imaginea intitulată Calculați pasul porozității 23
    8. Uscați eșantionul. Dacă utilizați un cuptor cu microunde, 10 minute la înălțime ar trebui să fie suficientă pentru a vă usca eșantionul. Acest lucru asigură că toate porii din eșantion au fost curățate de apă. De asemenea, puteți usca proba într-un cuptor convențional la o temperatură de 105 grade Celsius, sau 221 grade Fahrenheit, timp de cel puțin 2 ore.Deși sunt încă pline de aer, acest lucru nu va afecta masa eșantionului.
  • Imaginea intitulată Calculați Porozitatea Pasul 24
    9. Cântărește eșantionul uscat în fel de mâncare pentru a găsi masa totală ( Mt { displaystyle mt}Mt). Amintiți-vă că această valoare nu este masa eșantionului dvs. Este masa eșantionului dvs. plus masa containerului dvs. Nu utilizați această valoare pentru a calcula porozitatea.
  • Imaginea intitulată Calculați pasul de porozitate 25
    10. Scădea MC { displaystyle mc}Mc din Mt { displaystyle mt}Mt Pentru a găsi masa uscată a eșantionului dvs. (MD { displaystyle md}MD). Pentru a găsi greutatea uscată a probei dvs., puteți scădea pur și simplu masa inițială a recipientului de la masa finală a containerului plus eșantionul. Asigurați-vă că numărul pe care îl aveți are sens. De exemplu, nu veți avea o valoare negativă pentru masă. Dacă faceți acest lucru, acest lucru este incorect și ar trebui să depanați matematica.
  • Imaginea intitulată Calculați pasul porozității 26
    11. Calculați masa apei în proba saturată. Scădea masa uscată (MD{ displaystyle md}MD) de la masa saturată (MS{ displaystyle ms}Domnișoară). Diferența va fi masa de apă (MW{ displaystyle mw}MW). Din nou, masa uscată trebuie să fie mai mică decât masa saturată.
  • Imaginea intitulată Calculați pasul de porozitate 27
    12. Convertiți masa de apă la volumul porilor din eșantionul dvs. Prin definiție, un gram de apă este egal cu un centimetru cub de apă cub. Aceasta înseamnă că masa apei tale în grame este egală cu volumul de apă în centimetri cubi. Deoarece proba dvs. a fost saturată, toți porii sunt umpluți cu apă, deci volumul porilor este egal cu volumul de apă prezent în proba saturată.
  • Imaginea intitulată Calculați pasul porozității 28
    13. Împărțiți volumul porilor prin volumul total al eșantionului dvs. Acest lucru va da un număr zecimal mai mic decât unul. Înmulțiți acest număr cu 100%. Rezultatul este porozitatea eșantionului dvs. exprimată ca procent.

    • sfaturi

    Luați mai multe eșantioane în câmp. Acest lucru va ajuta la reducerea erorii în măsurătorile dvs.
  • Dacă transferați eșantionul din câmp într-o altă locație pentru analiză, sigilați-o într-o pungă de plastic.
  • Există, de asemenea, programe software, cum ar fi REDSARAD care pot ajuta la determinarea porozității, totuși acestea depășesc domeniul de aplicare al acestui articol.
  • Densitatea în vrac și densitatea particulelor pot fi găsite experimental pentru a calcula porozitatea. Densitatea în vrac este găsită prin împărțirea masei uscate de volumul eșantionului. Densitatea particulelor poate fi adesea presupusă a fi 2.66 g / (cm ^ 3).

    • Avertizări

    Instrumentele utilizate pentru a efectua măsurători vor afecta, de asemenea, gradul de eroare în măsurarea. Foarte reglat un instrument este, cu atât mai puțină eroare. Cu toate acestea, rețineți că toate instrumentele au limitele lor.
  • Eroarea umană este prezentă în toate măsurătorile experimentale într-o anumită măsură.
  • Perturbarea probei poate provoca o schimbare a porozității eșantionului prin compactarea sau separarea particulelor. Manevreaza-l manevreaz-o cu grija.

    • Lucrurile de care veți avea nevoie

    • Calcularea porozității teoretic în funcție de volume
    • Calculator
  • Calculul porozității experimental prin saturație
  • Probă
  • Exemplu de container
  • Apă
  • Rezervor de apa
  • Calcularea porozității în domeniu prin luarea de eșantioane de bază
  • Inel de oțel
  • Ciocan și bloc
  • Cazma
  • Scară
  • Cuptor sau cuptor cu microunde
    • Partajați pe rețeaua socială:
    Similar