Hoe porositeit te berekenen

Porositeit is de waarde die wordt gebruikt om te beschrijven hoeveel leeg, of leegte, ruimte is aanwezig in een bepaald monster. Dit kenmerk wordt gewoonlijk gemeten met betrekking tot de bodem, aangezien de juiste porositeitsniveaus noodzakelijk zijn voor planten om te groeien. Porositeit kan theoretisch worden berekend met behulp van vergelijkingen en gewenste waarden, wat het geval is wanneer u wordt geconfronteerd met examenvragen. Porositeit kan ook worden bepaald door de waarden te vinden die nodig zijn om de vergelijkingen op te lossen, hetzij in het laboratorium of in het veld.

Stappen

Methode 1 van 4:
Het berekenen van porositeit theoretisch door volumes
  1. Titel afbeelding Bereken Porosity Step 1
1. Extract bruikbare waarden van de gegeven informatie. Bij het berekenen van porositeit theoretisch krijgt u een voorbeeldsituatie die sommige waarden bevat die u nodig hebt. Lees uw vraag zorgvuldig en zoek naar waarden zoals het totale volume (Vt{ displaystyle vt}Vt), Solid Volume (Vs{ displaystyle vs}Vs) en PORE-volume (Vp{ displaystyle vp}VP). Betaal altijd goed op de eenheden van deze waarden.
  • Het zal helpen om deze waarden afzonderlijk uit te schrijven. Bijvoorbeeld, als uw vraag biedt Vt{ displaystyle vt}Vt en Vs{ displaystyle vs}Vs, je zou schrijven:
  • Vt{ displaystyle vt}Vt = 5.00 cm ^ 3
  • Vs{ displaystyle vs}Vs = 3.00 cm ^ 3
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 2
    2. De juiste vergelijking instellen. Per definitie, porositeit (Pt{ displaystyle PT}Pt) is gelijk aan het porievolume (Vp{ displaystyle vp}VP) gedeeld door het totale volume (Vt{ displaystyle vt}Vt), of Pt{ displaystyle PT}Pt = Vp{ displaystyle vp}VP/Vt{ displaystyle vt}Vt. Houd er rekening mee dat dit niet de enige vergelijking is die porositeit kan vinden. Als waarden worden gegeven voor bulkdichtheid en deeltjesdichtheid in plaats van waarden voor volumes, moet u een andere vergelijking gebruiken.
  • Titel afbeelding Bereken porositeit Stap 3
    3. Zoek waarden voor uw volumevariabelen. Het is nuttig om in gedachten te houden Vt{ displaystyle vt}Vt is de som van vaste en poriënvolumes, of Vt{ displaystyle vt}Vt = Vs{ displaystyle vs}Vs + Vp{ displaystyle vp}VP. Deze relatie kan worden herschikt om u in staat te stellen op te lossen voor de een van de volumevariabelen, zolang de andere twee bekend zijn. Bijvoorbeeld, en Vt{ displaystyle vt}Vt - Vp{ displaystyle vp}VP = Vs{ displaystyle vs}Vs.
  • Dezelfde waarden gebruiken zoals vermeld in eerdere stappen, Vt{ displaystyle vt}Vt = 5.00 cm ^ 3 en Vs{ displaystyle vs}Vs = 3.00 cm ^ 3, we kunnen oplossen Vt{ displaystyle vt}Vt - Vs{ displaystyle vs}Vs = Vp{ displaystyle vp}VP om dat te vinden Vp{ displaystyle vp}VP = 5.00 cm ^ 3 - 3.00 cm ^ 3 = 2.00 cm ^ 3.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 4
    4. Sluit uw bekende volumevariabelen aan in de porositeitsvergelijking. Zodra u een waarde hebt bepaald voor Vp{ displaystyle vp}VP en een waarde voor Vt{ displaystyle vt}Vt, je kunt ze in de porositeitsvergelijking aansluiten, Pt{ displaystyle PT}Pt = Vp{ displaystyle vp}VP/Vt{ displaystyle vt}Vt. Zorg ervoor dat u eenheden opneemt voor Vp{ displaystyle vp}VP en Vt{ displaystyle vt}Vt. Ook moet u er zeker van zijn dat de eenheden overeenkomen, zo niet, dan moet u het doen dimensionale analyse om ze matchen.
  • Het is belangrijk om de eenheden te evenaren, omdat porositeit een eenheidloze waarde is die meestal wordt uitgedrukt als een percentage. De eenheden uit de volumevariabelen annuleren elkaar op divisie.
  • Titel afbeelding Bereken porositeit Stap 5
    5. Los de vergelijking op om een ​​porositeitswaarde te verkrijgen. Nu uw vergelijking volledig is ingesteld en de juiste waarden op zijn plaats heeft, kunt u oplossen door eenvoudige rekenkunde te doen. Het kan helpen om een ​​calculator handig te hebben voor dit deel.
  • Aangezien porositeit vaak wordt uitgedrukt als een percentage, nadat u de decimale waarde hebt gevonden, is het gebruikelijk om deze waarde met 100% te vermenigvuldigen.
  • Met behulp van dezelfde waarden uit de bovenstaande voorbeelden ziet uw vergelijking op dit:
  • Pt{ displaystyle PT}Pt = 2.00 cm ^ 3/5.00 cm ^ 3 = 0.400.
  • Als u die waarde als een procent wilt uiten, vermenigvuldigd u deze met 100% op te leveren Pt{ displaystyle PT}Pt = 40%.
    • Methode 2 van 4:
    Porositeit berekenen in theoretisch door dichtheden
    1. Titel afbeelding Bereken Porosity Step 6
    1. Stel de deeltjesdichtheid aan ( Pd { displaystyle pd}Pd) van uw monster om 2 te zijn.66 g / (cm ^ 3). De deeltjesdichtheid van een monster is gelijk aan de massa van het monster gedeeld door volume van het monster. Bij het omgaan met bodemmonsters is de gemiddelde deeltjesdichtheid van de grond 2.66 g / (cm ^ 3). Om die reden wordt deze waarde verondersteld de deeltjesdichtheid van een bodemmonster te zijn, tenzij anders aangegeven.
  • Titel afbeelding Bereken porositeit Stap 7
    2. Gebruik de relatie tussen volume en dichtheid om uw vergelijking af te leiden. Aangezien de dichtheid wordt gedefinieerd als massa per volume, en porositeit is een vergelijking van porievolume tot het totale volume, is het mogelijk om ook porositeit in termen van dichtheid uit te drukken. Het resultaat is de vergelijking Pt{ displaystyle PT}Pt = (1 - Pb{ displaystyle PB}Pb/Pd{ displaystyle pd}Pd) waar Pt{ displaystyle PT}Pt is je porositeit, Pb{ displaystyle PB}Pb is de bulkdichtheid en Pd{ displaystyle pd}Pd is de deeltjesdichtheid van het monster.
  • Titel afbeelding Bereken porositeit Stap 8
    3. Vind je Pb { displaystyle PB}Pb waarde. De Pb{ displaystyle PB}Pb waarde wordt aan u gegeven in een eenvoudige vraag. Als de waarde niet wordt gegeven, krijgt u mogelijk andere waarden zoals de droge massa van het monster en het volume van het monster. In dit geval zou u de droge massa van het monster delen door het monstervolume om uw bulkdichtheid te vinden, of Pb{ displaystyle PB}Pb.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 9
    4. Los de vergelijking op door de juiste dichtheidswaarden in te voegen. Nu je waarden hebt verkregen voor Pb{ displaystyle PB}Pb en Pd{ displaystyle pd}Pd, je kunt oplossen voor Pt{ displaystyle PT}Pt. Merk op dat de waarde verkregen door te delen Pb{ displaystyle PB}Pb door Pd{ displaystyle pd}Pd moet altijd minder zijn dan 1, dus de vergelijking Pt{ displaystyle PT}Pt = (1 - Pb{ displaystyle PB}Pb/Pd{ displaystyle pd}Pd) Moet nooit een negatief antwoord opleveren. Als dat zo is, verdeeld Pd{ displaystyle pd}Pd door Pb{ displaystyle PB}Pb, wat is onjuist.
  • Deze vergelijking geeft u een decimale waarde voor porositeit. Om porositeit als een percentage uit te drukken, vermenigvuldig eenvoudig dat decimaal met 100%. Bijvoorbeeld 0.41 x 100% = 41%.
    • Methode 3 van 4:
    De porositeit experimenteel door verzadiging berekenen
    1. Titel afbeelding Bereken Porosity Step 10
    1. Meet het volume van uw monster. U kunt het volume rechtstreeks meten als uw monster precies een container vult met een bekend volume. U kunt het monster ook overboeken naar een container zoals een vooraf gemeten beker om het volume te meten. Als u het volume niet rechtstreeks kunt meten, kunt u Bereken het volume wiskundig.
    • Merk op dat het overbrengen van het monster van de ene container naar het andere de porositeit kan beïnvloeden door het materiaal te verstoren.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 11
    2. Meet een watervolume. Het is niet belangrijk precies hoeveel water je uitmaakt. De twee dingen die in deze stap belangrijk zijn, zijn meer water meten dan u uw monster moet verzadigen en precies opschrijven hoeveel water waarmee u bent begonnen. Dit is de enige manier waarop je kunt weten hoeveel je hebt gebruikt.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 12
    3. Verzadiging van het monster met water. Dit is een eenvoudige stap, maar kan lastig zijn. Je wilt genoeg water toevoegen, zodat alle poriën in je monster zijn gevuld, maar je wilt geen extra water toevoegen. Hoewel het belangrijk is om zo dicht mogelijk bij te komen om het monster precies te verzadigen, zal er een foutmoord zijn. Krijg het waterniveau zo dicht mogelijk bij het oppervlak van uw vaste monsterniveau.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 13
    4. Noteer het gebruikte volume water. Om dit te doen, moet u het watervolume aftrekken dat overblijft van het volume van water waarmee u bent begonnen. Dit zal je verlaten met het volume water dat werd uitgestort. Het gebruik van water dat u hebt gebruikt (ongeveer) gelijk aan het porievolume van uw monster.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 14
    5. Stel de vergelijking op om te oplossen voor porositeit met volume. Nu u het volume van uw voorbeeld hebt (Vs{ displaystyle vs}Vs) en het porievolume (Vp{ displaystyle vp}VP), U kunt ze bij elkaar toevoegen om het totale volume (Vt{ displaystyle vt}Vt). Het is nu mogelijk om de vergelijking te gebruiken Pt{ displaystyle PT}Pt = (Vp{ displaystyle vp}VP/Vt{ displaystyle vt}Vt) x 100% om uw porositeit te vinden (Pt{ displaystyle PT}Pt).
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 15
    6. Doe de berekeningen om de porositeit van je monster te vinden. Voer de juiste waarden in de vergelijking in. Zorg ervoor dat u uw eenheden bijhoudt en zorg ervoor dat ze op de juiste manier annuleren, omdat porositeit een eenheidloze waarde is. Een rekenmachine kan voor deze stap handig zijn, ook.
    • Methode 4 van 4:
    Het berekenen van porositeit in het veld door kernmonsters te nemen
    1. Titel afbeelding Bereken Porosity Step 16
    1. Verzadigend het gebied dat u wilt proeven. Een goede manier om dit te doen is om een ​​vooraf gewogen stalen ring (zoals één met een diameter van 7 centimeter (2 te plaatsen.8 in) en een hoogte van 10 centimeter (3.9 IN)) Op de grond waar u een voorbeeld wilt nemen en met water wilt vullen. Laat het water een nacht in de ring zitten, of totdat het door de grond wordt geabsorbeerd. Dit maakt het gemakkelijker om uw monster te verzamelen.
    • U vindt vooraf gewogen stalen ringen in Home Improvement-winkels en online.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 17
    2. Drijf de stalen ring in de grond. Gebruik een blok hout en een hamer om de ring in de grond te drijven. De grond in de ring wordt aangeduid als een kern- of kernmonster. De ring beschermt het kernmonster van gestoord tijdens het verzamelen.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 18
    3. Graaf rond de stalen ring. Gebruik een schop en andere graafwerktuigen om voorzichtig rond de stalen ring te graven. Je wilt de grond niet storen in de ring. Snijd eventuele wortels uit de onderkant van de ring.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 19
    4. Verwijder de ring. Zodra je de grond rond de ring hebt vrijgemaakt, kun je de ring en het monster uit het gat verwijderen. Houd het kernmonster in de ring en stoor het niet. Pas op dat u geen van het monster verliest bij het verplaatsen ervan.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 20
    5. Neem de verzadigde massa van uw monster op. Zet de ring in een grote, duidelijke container. Voeg water toe totdat het monster in de ring volledig is verzadigd en kan niet meer water bevatten. Weeg het monster in de stalen ring. Aftrekken van die waarde de massa van de stalen ring. Dit laat je achter met de verzadigde massa van je monster.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 21
    6. Noteer het volume van uw monster. Het volume van uw monster is hetzelfde als het volume van uw ring. Omdat je ring een cilinder is, om Bereken het volume Je vermenigvuldigt de hoogte van de cilinder door de Radius Squared (de radius is de afstand van het midden van de cirkel naar de rand) en vermenigvuldigt dan dat door PI (vaak afgerond op 3.14). Als u de straal niet weet, kunt u op het breedste punt van de cilinder meten en verdelen die meting door twee.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 22
    7. Breng de grond over naar een ovenveilige container. Zorg ervoor dat u de container voorweegt en de massa van de container opneemt (mc{ displaystyle mc}mc). Als u van plan bent om een ​​magnetron te gebruiken om uw monster te laten drogen, moet u er zeker van zijn dat uw container geen metaal heeft en magnetronbestendig is.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 23
    8. Droog uw monster. Als u een magnetron gebruikt, moeten 10 minuten op hoog voldoende zijn om uw monster uit te drogen. Dit zorgt ervoor dat alle poriën in het monster van water zijn gewist. U kunt het monster ook in een conventionele oven drogen bij een temperatuur van 105 graden Celsius, of 221 graden Fahrenheit, gedurende ten minste 2 uur.Hoewel ze nog steeds vol lucht zijn, heeft dit geen invloed op de massa van het monster.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 24
    9. Weeg uw gedroogde monster in het gerecht om uw totale massa te vinden ( mt { displaystyle mt}mt). Vergeet niet dat deze waarde niet de massa van je monster is. Het is de massa van je voorbeeld plus de massa van je container. Gebruik deze waarde niet om de porositeit te berekenen.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 25
    10. Aftrekken mc { displaystyle mc}mc van mt { displaystyle mt}mt om de droge massa van je voorbeeld te vinden (md { displaystyle md}MD). Om het droge gewicht van uw monster te vinden, kunt u eenvoudig de initiële massa van de container aftrekken van de uiteindelijke massa van de container plus het monster. Zorg ervoor dat het nummer dat u krijgt logisch is. U hebt bijvoorbeeld geen negatieve waarde voor massa. Als u dat doet, is dit onjuist en moet u problemen met uw wiskunde oplossen.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 26
    11. Bereken de massa water in het verzadigde monster. Trek de droge massa af (md{ displaystyle md}MD) Van de verzadigde massa (ms{ displaystyle MS}Mevrouw). Het verschil is de massa water (mw{ displaystyle mw}mw). Nogmaals, de droge massa moet kleiner zijn dan de verzadigde massa.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 27
    12. Converteer de massa water naar het porievolume van uw monster. Per definitie is één gram water gelijk aan één kubieke centimeter water. Dit betekent dat de massa van uw water in gram gelijk is aan het volume van water in kubieke centimeters. Aangezien uw monster verzadigd was, zijn alle poriën gevuld met water, daarom is het poriënvolume gelijk aan het aanwezige volume in het verzadigde monster.
  • Titel afbeelding Bereken Porosity Step 28
    13. Verdeel het porie-volume door het totale volume van uw monster. Dit levert een decimaal getal op dat kleiner is dan één. Vermenigvuldig dat aantal met 100%. Het resultaat is de porositeit van uw monster uitgedrukt als een percentage.

    • Tips

    Neem meerdere monsters in het veld. Dit helpt de fout in uw metingen te verminderen.
  • Als u het monster van het veld naar een andere locatie voor analyse overbrengt, sluit u deze af in een plastic zak.
  • Er zijn ook softwareprogramma`s zoals Resrad die kunnen helpen bij het bepalen van de porositeit, maar ze zijn buiten de reikwijdte van dit artikel.
  • Bulkdichtheid en deeltjesdichtheid zijn ook experimenteel te vinden om de porositeit te berekenen. Bulkdichtheid wordt gevonden door de droge massa door het monstervolume te delen. De deeltjesdichtheid kan vaak worden verondersteld 2.66 g / (cm ^ 3).

    • Waarschuwingen

    De instrumenten die worden gebruikt om metingen te nemen, zullen ook van invloed zijn op de mate van fouten in de meting. De fijnere afgestemde instrument is, hoe minder fout. Houd er echter rekening mee dat alle instrumenten hun limieten hebben.
  • Menselijke fout is aanwezig in alle experimentele metingen tot op zekere hoogte.
  • Het verstoren van het monster kan een verandering in de porositeit van het monster veroorzaken door deeltjes te verdichten of te scheiden. Breekbaar.

    • Dingen die je nodig hebt

    • Het berekenen van porositeit theoretisch door volumes
    • Rekenmachine
  • De porositeit experimenteel door verzadiging berekenen
  • Monster
  • Voorbeeldcontainer
  • Water
  • Water container
  • Het berekenen van porositeit in het veld door kernmonsters te nemen
  • Stalen ring
  • Hamer en blokkeren
  • Spade
  • Schaal
  • Oven of magnetron
    • Deel in het sociale netwerk:
    Vergelijkbaar