Ako vypočítať pórovitosť?

Ak chcete teoreticky vypočítať pórovitosť v danom probléme, použite rovnicu pórovitosť = objem pórov ÷ celkový objem.

Pórovitosť je hodnota používaná na opis, koľko prázdneho alebo prázdneho priestoru je v danej vzorke. Tento atribút sa bežne meria vzhľadom na pôdu, pretože na rast rastlín sú potrebné primerané pórovitosti. Pórovitosť je možné vypočítať teoreticky pomocou rovníc a daných hodnôt, čo je prípad, keď stojíte pred skúškovými otázkami. Pórovitosť možno tiež určiť nájdením hodnôt potrebných na experimentálne riešenie rovníc, a to buď v laboratóriu, alebo v teréne.

Metóda 1 zo 4: teoretický výpočet pórovitosti podľa objemov

1
Extrahujte užitočné hodnoty z daných informácií. Pri teoretickom výpočte pórovitosti vám bude poskytnutá príkladová situácia, ktorá obsahuje niektoré z hodnôt, ktoré potrebujete. Pozorne si prečítajte svoju otázku a vyhľadajte hodnoty, ako napríklad celkový objem ( Vt {\ Displaystyle Vt} $Vt$ ), objemový objem ( Vs {\ Displaystyle Vs} $Vs$ ) a objem pórov ( Vp {\ displaystyle Vp} $Vp$ ). Vždy dávajte veľký pozor na jednotky týchto hodnôt.
- Pomôže vám zapísať tieto hodnoty oddelene. Ak napríklad vaša otázka uvádza Vt {\ displaystyle Vt} $Vt$ a Vs {\ displaystyle Vs} $Vs$ , napíšte:
  - $Vt$ = 5,00 cm^3
  - $Vs$ = 3,00 cm^3
2

Nastavte príslušnú rovnicu. Pórovitosť ( $Pt$ ) sa podľa definície rovná objemu pórov ( $Vp$ ) delenému celkovým objemom ( $Vt$ ) alebo $Pt$ = $Vp$ / $Vt$ . Majte na pamäti, že to nie je jediná rovnica, ktorá môže nájsť pórovitosť. Ak sú namiesto hodnôt pre objemy uvedené hodnoty pre sypnú hustotu a hustotu častíc, mali by ste použiť inú rovnicu.
3
Nájdite hodnoty pre svoje objemové premenné. Je užitočné mať na pamäti, že Vt {\ Displaystyle Vt} $Vt$ je súčet objemov pevných častíc a pórov alebo Vt {\ Displaystyle Vt} $Vt$ = Vs {\ displaystyle Vs} $Vs$ + Vp {\ displaystyle Vp} $Vp$ . Tento vzťah je možné zmeniť tak, aby vám umožnil vyriešiť ktorúkoľvek z objemových premenných, pokiaľ sú známe ďalšie dve. Napríklad a Vt {\ displaystyle Vt} $Vt$ - Vp {\ displaystyle Vp} $Vp$ = Vs {\ displaystyle Vs} $Vs$ .
- Za použitia rovnaké hodnoty, ako je uvedené v predchádzajúcich krokoch, $Vt$ = 5,00 cm ^ 3 a $Vs$ = 3,00 cm ^ 3, môžeme vyriešiť $Vt$ - $Vs$ = $Vp$ zistíte, že $Vp$ = 5,00 cm^3 - 3,00 cm^3 = 2,00 cm^3.
4
Pripojte svoje známe objemové premenné do rovnice pórovitosti. Keď ste určili hodnotu pre Vp {\ Displaystyle Vp} $Vp$ a hodnotu pre Vt {\ Displaystyle Vt} $Vt$ , môžete ich zapojiť do rovnice pórovitosti. Pt {\ displaystyle Pt} $Pt$ = Vp {\ displaystyle Vp} $Vp$ / Vt {\ štýl zobrazenia Vt} $Vt$ . Uistite sa, že ste zahrnuli jednotky pre Vp {\ displaystyle Vp} $Vp$ a Vt {\ displaystyle Vt} $Vt$ . Tiež by ste si mali byť istí, že sa jednotky zhodujú, ak nie, budete musieť vykonať rozmerovú analýzu, aby sa zhodovali.
- Je dôležité zhodovať sa s jednotkami, pretože pórovitosť je hodnota bez jednotiek, ktorá sa zvyčajne vyjadruje v percentách. Jednotky z objemových premenných sa budú navzájom rozdeľovať delením.
5
Vyriešte rovnicu, aby ste získali hodnotu pórovitosti. Teraz, keď je vaša rovnica úplne nastavená a má zavedené príslušné hodnoty, môžete to vyriešiť jednoduchou aritmetikou. Možno by pomohlo mať po ruke kalkulačku pre túto časť.
- Pretože pórovitosť je často vyjadrená v percentách, akonáhle nájdete desatinnú hodnotu, je bežné, že túto hodnotu vynásobíte 100%.
- Pri použití rovnakých hodnôt z vyššie uvedených príkladov bude vaša rovnica vyzerať približne takto:
  - $Pt$ = 2,00 cm^3 / 5,00 cm^3 = 0,400.
  - Ak by ste chceli túto hodnotu vyjadriť v percentách, vynásobili by ste ju 100%, aby ste získali výťažok. $Pt$ = 40%.

Metóda 2 zo 4: teoretický výpočet pórovitosti podľa hustôt

1

Predpokladajte hustotu častíc ( $pd$ ) vo svojej vzorke 2,66 g/(cm^3). Hustota častíc vzorky sa rovná hmotnosti vzorky delenej objemom vzorky. Pri práci so vzorkami pôdy je priemerná hustota častíc v pôde 2,66 g/(cm^3). Z tohto dôvodu sa táto hodnota považuje za hustotu častíc akejkoľvek vzorky pôdy, pokiaľ nie je uvedené inak.
2

Na odvodenie rovnice použite vzťah medzi objemom a hustotou. Pretože hustota je definovaná ako hmotnosť na objem a pórovitosť je porovnaním objemu pórov k celkovému objemu, je možné pórovitosť vyjadriť aj hustotou. Výsledkom je rovnica $Pt$ = (1 - $Pb {\ displaystyle Pb}$ / $Pd$ ) kde $Pt$ je svojou pórovitosť, $Pb {\ displaystyle Pb}$ je sypná hustota, a $Pd$ je hustota častíc vzorky.
3

Nájdite svoju hodnotu $pb {\ Displaystyle pb}$ . Hodnota $Pb {\ Displaystyle Pb}$ vám bude poskytnutá v jednoduchej otázke. Ak nie je uvedená hodnota, môžu vám byť poskytnuté ďalšie hodnoty, ako napríklad hmotnosť vzorky v suchom stave a objem vzorky. V takom prípade by ste suchú hmotnosť vzorky vydelili objemom vzorky, aby ste zistili svoju sypnú hustotu, alebo $Pb {\ displaystyle Pb}$ .
4
Vyriešte rovnicu vložením príslušných hodnôt hustoty. Teraz, keď ste získali hodnoty pre Pb {\ displaystyle Pb} a Pd {\ displaystyle Pd} $Pd$ , môžete vyriešiť pre Pt {\ displaystyle Pt} $Pt$ . Všimnite si, že hodnota získaná delením Pb {\ displaystyle Pb} od Pd {\ displaystyle Pd} $Pd$ musí byť vždy menší ako 1, tým je rovnica Pt {\ displaystyle Pt} $Pt$ = (1 - Pb {\ displaystyle Pb} / Pd {\ displaystyle Pd} $Pd$ ) by nikdy nemal priniesť negatívnu odpoveď. Ak áno, pravdepodobne ste rozdelili Pd {\ displaystyle Pd} $Pd$ od Pb {\ displaystyle Pb} , čo je nesprávne.
- Táto rovnica vám poskytne desatinnú hodnotu pórovitosti. Na vyjadrenie pórovitosti v percentách jednoducho vynásobte toto desatinné miesto 100%. Napríklad 0,41 x 100% = 41%.

Akonáhle ste určili hodnotu pre a hodnotu pre, môžete ich zapojiť do rovnice pórovitosti, = /.

Metóda 3 zo 4: Experimentálny výpočet pórovitosti pomocou nasýtenia

1
Zmerajte objem svojej vzorky. Objem môžete zmerať priamo, ak vaša vzorka presne naplní nádobu známym objemom. Na meranie objemu môžete vzorku preniesť aj do nádoby, napríklad do vopred odmeranej kadičky. Ak nemôžete priamo zmerať objem, môžete objem vypočítať matematicky.
- Všimnite si toho, že prenos vzorky z jednej nádoby do druhej môže narušiť pórovitosť materiálu.
2

Zmerajte objem vody. Nie je dôležité, koľko vody odmeriate. Dve veci, ktoré sú v tomto kroku dôležité, sú odmeranie väčšieho množstva vody, ako budete potrebovať na nasýtenie vzorky, a zapísanie presného množstva vody, s ktorým ste začali. Toto je jediný spôsob, ako môžete zistiť, koľko ste použili.
3

Nasýtite vzorku vodou. Je to jednoduchý krok, ale môže byť náročný. Chcete pridať dostatok vody, aby sa vyplnili všetky póry vo vašej vzorke, ale nechcete pridať žiadnu ďalšiu vodu. Aj keď je dôležité priblížiť sa k presnému nasýteniu vzorky čo najbližšie, bude tam určitý stupeň chyby. Dostaňte hladinu vody čo najbližšie k hladine hladiny tuhej vzorky.
4

Zaznamenajte si objem použitej vody. Aby ste to urobili, budete musieť odpočítať zostávajúci objem vody od objemu vody, s ktorým ste začali. Zostane vám tak objem vody, ktorý bol vyliaty. Objem vody, ktorý ste použili, sa (približne) rovná objemu pórov vašej vzorky.
5

Nastavte rovnicu na vyriešenie pórovitosti s objemom. Teraz, keď máte objem vzorky ( $Vs$ ) a objem pórov ( $Vp$ ), môžete ich zlúčiť a získať celkový objem ( $Vt$ ). Teraz je možné použiť rovnicu $Pt$ = ( $Vp$ / $Vt$ ) x 100% na zistenie pórovitosti ( $Pt$ ).
6

Vykonajte výpočty, aby ste zistili pórovitosť svojej vzorky. Do rovnice zadajte príslušné hodnoty. Nezabudnite sledovať svoje jednotky a uistiť sa, že sa primerane vypúšťajú, pretože pórovitosť je hodnota bez jednotiek. V tomto kroku môže byť užitočná aj kalkulačka.

Metóda 4 zo 4: Výpočet pórovitosti v teréne odobratím vzoriek jadra

1
Nasýtite oblasť, ktorú chcete vzorkovať. Dobrým spôsobom, ako to urobiť, je položiť vopred odvážený oceľový krúžok (napríklad taký, ktorý má priemer 7 centimetrov (2,8 palca) a výšku 10 centimetrov (3,9 palca)) na zem, kde by ste chceli radi odoberiete vzorku a zalejete ju vodou. Nechajte vodu sedieť v kruhu cez noc, alebo kým nie je absorbovaná zemou. To vám uľahčí zber vzorky.
- Predvážené oceľové krúžky nájdete v predajniach domácich potrieb a online.
2

Zapichnite oceľový krúžok do zeme. Blokom dreva a kladivom zatlačte prstenec do zeme. Pôda vo vnútri prstenca sa označuje ako jadro alebo vzorka jadra. Krúžok chráni jadro vzorku z rušený počas odberu.
3

Vyhrabte sa okolo oceľového krúžku. Rýľom a inými nástrojmi na kopanie opatrne prehrabte oceľový krúžok. Nechcete narušiť pôdu vo vnútri prstenca. Odrežte všetky korene zo spodnej časti prstenca.
4

Odstráňte krúžok. Akonáhle vyčistíte pôdu okolo prstenca, môžete krúžok a vzorku vybrať z otvoru. Uchovávajte vzorku jadra vo vnútri krúžku a nerušte ho. Pri premiestňovaní dávajte pozor, aby ste o žiadnu vzorku neprišli.
5

Zaznamenajte nasýtenú hmotnosť vzorky. Vložte prsteň do veľkej, priehľadnej nádoby. Pridajte vodu, kým vzorka v kruhu nie je úplne nasýtená a už nemôže držať žiadnu vodu. Odvážte vzorku v oceľovom krúžku. Od tejto hodnoty odpočítajte hmotnosť oceľového krúžku. Zostane vám tak nasýtená hmotnosť vašej vzorky.
6

Zaznamenajte objem svojej vzorky. Objem vašej vzorky bude rovnaký ako objem vášho prsteňa. Pretože je váš prsteň valcom, na výpočet objemu vynásobíte výšku valca štvorcom polomeru (polomer je vzdialenosť od stredu kruhu k okraju) a potom ho vynásobte pí (často zaokrúhlené na 3,14). Ak nepoznáte polomer, môžete ho merať v hornej časti valca v najširšom mieste a rozdeliť toto meranie na dve.
7

Pôdu preneste do nádoby vhodnej do rúry. Nezabudnite nádobu vopred odvážiť a zapísať jej hmotnosť ( $Mc$ ). Ak plánujete na sušenie vzorky použiť mikrovlnnú rúru, uistite sa, že váš kontajner nie je kovový a je vhodný do mikrovlnnej rúry.
8

Osušte svoju vzorku. Ak používate mikrovlnnú rúru, na vysušenie vzorky by malo stačiť 10 minút na maximum. To zaisťuje, že všetky póry vo vzorke boli zbavené vody. Vzorku môžete tiež sušiť v konvenčnej sušiarni pri teplote 105°C alebo 105°C najmenej 2 hodiny. Napriek tomu, že sú stále plné vzduchu, hmotnosť vzorky to neovplyvní.
9

Odvážte sušenú vzorku v miske a zistite celkovú hmotnosť ( $mt$ ). Nezabudnite, že táto hodnota nie je hmotnosťou vašej vzorky. Je to hmotnosť vašej vzorky plus hmotnosť vašej nádoby. Túto hodnotu nepoužívajte na výpočet pórovitosti.
10

Odpočítajte m $mc$ od $mt$ a nájdite suchú hmotnosť vzorky ( $md$ ). Ak chcete nájsť suchú hmotnosť vzorky, stačí odpočítať počiatočnú hmotnosť nádoby od konečnej hmotnosti nádoby plus vzorky. Uistite sa, že číslo, ktoré získate, dáva zmysel. Napríklad nebudete mať zápornú hodnotu hmotnosti. Ak to urobíte, je to nesprávne a mali by ste vyriešiť svoju matematiku.
11

Vypočítajte hmotnosť vody v nasýtenej vzorke. Odečítajte suchú hmotnosť ( $Md$ ) od nasýtenej hmotnosti ( $pani$ ). Rozdiel bude v hmotnosti vody ( $Mw$ ). Suchá hmotnosť by mala byť opäť menšia ako nasýtená.
12

Prepočítajte hmotnosť vody na objem pórov vašej vzorky. Podľa definície sa jeden gram vody rovná jednému kubickému centimetru vody. To znamená, že hmotnosť vašej vody v gramoch sa rovná objemu vody v kubických centimetroch. Pretože bola vaša vzorka nasýtená, všetky póry sú vyplnené vodou, takže objem pórov sa rovná objemu vody prítomnej v nasýtenej vzorke.
13

Vydeľte objem pórov celkovým objemom svojej vzorky. Výsledkom bude desatinné číslo, ktoré je menšie ako jedna. Vynásobte toto číslo 100%. Výsledkom je pórovitosť vašej vzorky vyjadrená v percentách.

Môžete tiež nájsť pórovitosť pomocou rovnice pórovitosť = 1 - sypná hustota ÷ podľa hustoty častíc — Ak môžete určiť hustotu materiálu, môžete tiež nájsť pórovitosť pomocou rovnice pórovitosť = 1 - sypná hustota ÷ podľa hustoty častíc.

Tipy

Odoberte viac vzoriek v teréne. Pomôže to znížiť chyby vo vašich meraniach.
Ak prenášate vzorku z poľa na iné miesto na analýzu, uzatvorte ju do plastového vrecka.
Existujú aj softvérové programy, ako napríklad RESRAD, ktoré môžu pomôcť pri určovaní pórovitosti, ale presahujú rámec tohto článku.
Sypnú hustotu a hustotu častíc je možné tiež experimentálne nájsť na výpočet pórovitosti. Sypná hustota sa zistí vydelením suchej hmotnosti objemom vzorky. Hustotu častíc je často možné predpokladať ako 2,66 g/(cm^3).

Prečítajte si tiež: Ako si zapamätať pravidlá rozpustnosti bežných iónových zlúčenín vo vode?

Varovania

Prístroje používané na meranie ovplyvnia aj stupeň chyby pri meraní. Čím je nástroj lepšie vyladený, tým menšia je chyba. Majte však na pamäti, že všetky nástroje majú svoje limity.
Ľudská chyba je do istej miery prítomná pri všetkých experimentálnych meraniach.
Rozbitie vzorky môže spôsobiť zmenu pórovitosti vzorky stlačením alebo oddelením častíc. Zaobchádzať opatrne.

Pórovitosť je porovnaním objemu pórov k celkovému objemu — Pretože hustota je definovaná ako hmotnosť na objem a pórovitosť je porovnaním objemu pórov k celkovému objemu, je možné pórovitosť vyjadriť aj hustotou.

Veci, ktoré budete potrebovať

Výpočet pórovitosti teoreticky podľa objemov
- Kalkulačka
Výpočet pórovitosť experimentálne saturáciou
- Ukážka
- Nádoba na vzorky
- Voda
- Nádoba na vodu
Výpočet pórovitosti v poli odobratím základných vzoriek
- Oceľový prsteň
- Kladivo a blok
- Rýč
- Mierka
- Rúra alebo mikrovlnná rúra

Ako vypočítať pórovitosť?

Kroky