Sådan beregnes porøsitet

Porøsitet er den værdi, der bruges til at beskrive, hvor meget tom eller tomrum er plads, der er til stede i en given prøve. Denne egenskab måles almindeligvis med hensyn til jord, da passende porøsitetsniveauer er nødvendige for planter at vokse. Porøsitet kan beregnes teoretisk under anvendelse af ligninger og givne værdier, hvilket er tilfældet, når du står over for eksamensspørgsmål. Porøsitet kan også bestemmes ved at finde de værdier, der er nødvendige for at løse ligningerne eksperimentelt, enten i laboratoriet eller i feltet.

Trin

Metode 1 af 4:
Beregning af porøsitet teoretisk af volumener
  1. Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 1
1. Uddrag nyttige værdier fra de givne oplysninger. Ved beregning af porøsitet teoretisk vil du få en eksempel situation, der indeholder nogle af de værdier, du har brug for. Læs dit spørgsmål omhyggeligt og kig efter værdier som totalvolumen (VT{ displayStyle vt}Vt), fast volumen (VS{ displayStyle vs}Vs) og porevolumen (VP{ displayStyle vp}VP). Vær altid opmærksom på enhederne af disse værdier.
  • Det vil hjælpe med at skrive disse værdier ud separat. For eksempel, hvis dit spørgsmål giver VT{ displayStyle vt}Vt og VS{ displayStyle vs}Vs, du ville skrive:
  • VT{ displayStyle vt}Vt = 5.00 cm ^ 3
  • VS{ displayStyle vs}Vs = 3.00 cm ^ 3
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 2
    2. Oprette den relevante ligning. Pr. Definition, porøsitet (PT{ displayStyle pt}Pt) er lig med porevolumenet (VP{ displayStyle vp}VP) divideret med det samlede volumen (VT{ displayStyle vt}Vt), Or PT{ displayStyle pt}Pt = VP{ displayStyle vp}VP/VT{ displayStyle vt}Vt. Husk på, at dette ikke er den eneste ligning, der kan finde porøsitet. Hvis værdier gives til bulkdensitet og partikeldensitet snarere end værdier for mængder, skal du bruge en anden ligning.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 3
    3. Find værdier for dine volumenvariabler. Det er nyttigt at huske på det VT{ displayStyle vt}Vt er summen af ​​solide og porevolumener, eller VT{ displayStyle vt}Vt = VS{ displayStyle vs}Vs + VP{ displayStyle vp}VP. Dette forhold kan omarrangeres for at give dig mulighed for at løse for alle af volumenvariablerne, så længe de to andre er kendt. For eksempel og VT{ displayStyle vt}Vt - VP{ displayStyle vp}VP = VS{ displayStyle vs}Vs.
  • Brug af de samme værdier som angivet i tidligere trin, VT{ displayStyle vt}Vt = 5.00 cm ^ 3 og VS{ displayStyle vs}Vs = 3.00 cm ^ 3, vi kan løse VT{ displayStyle vt}Vt - VS{ displayStyle vs}Vs = VP{ displayStyle vp}VP at finde det VP{ displayStyle vp}VP = 5.00 cm ^ 3 - 3.00 cm ^ 3 = 2.00 cm ^ 3.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 4
    4. Tilslut dine kendte volumenvariabler i porøsitetsligningen. Når du har bestemt en værdi for VP{ displayStyle vp}VP og en værdi for VT{ displayStyle vt}Vt, Du kan tilslutte dem i porøsitetsligningen, PT{ displayStyle pt}Pt = VP{ displayStyle vp}VP/VT{ displayStyle vt}Vt. Vær sikker på at du inkludere enheder til VP{ displayStyle vp}VP og VT{ displayStyle vt}Vt. Du bør også være sikker på, at enhederne matcher, hvis ikke, skal du gøre det Dimensional analyse at få dem til at matche.
  • Det er vigtigt at matche enhederne, fordi porøsitet er en enhedsløs værdi, der normalt udtrykkes som en procentdel. Enhederne fra volumenvariablerne vil annullere hinanden ud af Division.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 5
    5. Løs ligningen for at opnå en porøsitetsværdi. Nu hvor din ligning er helt oprettet og har de passende værdier på plads, kan du løse ved at gøre simpelt aritmetik. Det kan hjælpe med at have en lommeregner praktisk til denne del.
  • Da porøsitet ofte udtrykkes som en procent, når du har fundet decimalværdien, er det almindeligt at formere denne værdi med 100%.
  • Ved hjælp af de samme værdier fra ovenstående eksempler vil din ligning ligne dette:
  • PT{ displayStyle pt}Pt = 2.00 cm ^ 3/5.00 cm ^ 3 = 0.400.
  • Hvis du gerne vil udtrykke denne værdi som en procent, vil du formere det med 100% for at give PT{ displayStyle pt}Pt = 40%.
    • Metode 2 af 4:
    Beregning af porøsitet teoretisk af densiteter
    1. Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 6
    1. Antag partikeldensiteten ( PD { displaystyle pd}PD) af din prøve at være 2.66 g / (cm ^ 3). Partikeldensiteten af ​​en prøve er lig med massen af ​​prøven divideret med volumen af ​​prøven. Når man beskæftiger sig med jordprøver, er den gennemsnitlige partikeldensitet af jord 2.66 g / (cm ^ 3). Af den grund antages denne værdi at være partikeldensiteten af ​​enhver jordprøve, medmindre andet er angivet.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 7
    2. Brug forholdet mellem volumen og densitet til at udlede din ligning. Da densiteten er defineret som masse pr. Volumen, og porøsitet er en sammenligning af porevolumen til totalt volumen, er det muligt at udtrykke porøsitet med hensyn til densitet også. Resultatet er ligningen PT{ displayStyle pt}Pt = (1 - PB{ displaystyle pb}Pb/PD{ displaystyle pd}PD) hvor PT{ displayStyle pt}Pt er din porøsitet, PB{ displaystyle pb}Pb er bulkdensiteten og PD{ displaystyle pd}PD er prøvens partikeldensitet.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 8
    3. Find din PB { displaystyle pb}Pb værdi. Det PB{ displaystyle pb}Pb Værdi vil blive givet til dig i et retfærdigt spørgsmål. Hvis værdien ikke gives, kan du få andre værdier som f.eks. Den tørre masse af prøven og prøveens volumen. I dette tilfælde vil du dele den tørre masse af prøven af ​​prøvevolumenet for at finde din bulkdensitet, eller PB{ displaystyle pb}Pb.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 9
    4. Løs ligningen ved at indsætte de relevante tæthedsværdier. Nu hvor du har fået værdier for PB{ displaystyle pb}Pb og PD{ displaystyle pd}PD, Du kan løse for PT{ displayStyle pt}Pt. Bemærk, at værdien opnået ved at dividere PB{ displaystyle pb}Pb ved PD{ displaystyle pd}PD bør altid være mindre end 1, således ligningen PT{ displayStyle pt}Pt = (1 - PB{ displaystyle pb}Pb/PD{ displaystyle pd}PD) bør aldrig give et negativt svar. Hvis det gør det, er du sandsynligvis opdelt PD{ displaystyle pd}PD ved PB{ displaystyle pb}Pb, som er forkert.
  • Denne ligning vil give dig en decimal værdi for porøsitet. For at udtrykke porøsitet som en procent, skal du blot multiplicere den decimal med 100%. For eksempel, 0.41 x 100% = 41%.
    • Metode 3 af 4:
    Beregning af porøsitet eksperimentelt ved mætning
    1. Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 10
    1. Måle volumenet af din prøve. Du kan måle lydstyrken direkte, hvis din prøve nøjagtigt fylder en beholder med et kendt volumen. Du kan også overføre prøven til en beholder, som f.eks. Et forudbestemt bægerglas for at måle volumen. Hvis du ikke kan måle lydstyrken direkte, kan du Beregn lydstyrken matematisk.
    • Bemærk at overførsel af prøven fra en beholder til en anden kan påvirke porøsiteten ved at forstyrre materialet.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 11
    2. Måle et volumen vand. Det er ikke vigtigt, hvor meget vand du måler ud. De to ting, der er vigtige i dette trin, måles ud mere vand, end du bliver nødt til at mætte din prøve og skrive ned præcis, hvor meget vand du startede med med. Dette er den eneste måde, du kan vide, hvor meget du brugte.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 12
    3. Mæt prøven med vand. Dette er et nemt skridt, men kan være vanskelig. Du vil gerne tilføje nok vand, så alle porerne i din prøve er fyldt, men du vil ikke tilføje ekstra vand. Mens det er vigtigt at komme så tæt som muligt for at præcisere prøven, vil der være en vis fejl. Få vandstanden så tæt på overfladeniveauet på dit faste stikprøveniveau som muligt.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 13
    4. Optag volumenet af brugt vand. For at gøre dette skal du trække mængden af ​​vand, der efterlades fra vandmængden, du startede med. Dette vil efterlade dig med mængden af ​​vand, der blev hældt ud. Volumenet af vand, du brugte, er (ca.) svarende til porevolumenet af din prøve.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 14
    5. Opsæt ligningen for at løse for porøsitet med volumen. Nu hvor du har lydstyrken af ​​din prøve (VS{ displayStyle vs}Vs) og porevolumenet (VP{ displayStyle vp}VP), Du kan tilføje dem sammen for at få totalt volumen (VT{ displayStyle vt}Vt). Det er nu muligt at bruge ligningen PT{ displayStyle pt}Pt = (VP{ displayStyle vp}VP/VT{ displayStyle vt}Vt) x 100% for at finde din porøsitet (PT{ displayStyle pt}Pt).
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 15
    6. Gør beregningerne for at finde din prøve porøsitet. Indtast de relevante værdier i ligningen. Sørg for at holde styr på dine enheder og sørg for, at de annullerer hensigtsmæssigt, da porøsitet er en enhedsløs værdi. En lommeregner kan være praktisk til dette trin, også.
    • Metode 4 af 4:
    Beregning af porøsitet i marken ved at tage kerneprøver
    1. Billedbet med titlen Beregn porøsitet Trin 16
    1. Mæt det område, du vil prøve. En god måde at gøre dette på er at placere en forudvejet stålring (såsom en med en diameter på 7 centimeter (2.8 in) og en højde på 10 centimeter (3.9 in)) på jorden, hvor du gerne vil tage en prøve og fylde den med vand. Lad vandet sidde i ringen natten over, eller indtil det absorberes af jorden. Dette vil gøre det nemmere at indsamle din prøve.
    • Du kan finde forudvejede stålringe i Home Improvement Stores og online.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 17
    2. Kør stålringen i jorden. Brug en blok af træ og en hammer til at køre ringen ned i jorden. Jorden inde i ringen betegnes som en kerne- eller kerneprøve. Ringen beskytter kerneprøven fra at blive forstyrret under samlingen.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 18
    3. Grave ud omkring stålringen. Brug en spade og andre graveværktøjer til omhyggeligt grave rundt om stålringen. Du ønsker ikke at forstyrre jorden inde i ringen. Skære væk eventuelle rødder fra bunden af ​​ringen.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 19
    4. Fjern ringen. Når du har ryddet jorden rundt om ringen, kan du fjerne ringen og prøve fra hullet. Hold kernen prøve inde i ringen og ikke forstyrre den. Pas på ikke at miste nogen af ​​prøven, når du flytter den.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 20
    5. Optag den mættede masse af din prøve. Sæt ringen i en stor, klar beholder. Tilsæt vand, indtil prøven i ringen er fuldt mættet og kan ikke holde mere vand. Væg prøven i stålringen. Trække fra den værdi massen af ​​stålringen. Dette vil efterlade dig med den mættede masse af din prøve.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 21
    6. Optag lydstyrken på din prøve. Volumenet af din prøve vil være den samme som lydstyrken af ​​din ring. Da din ring er en cylinder, til Beregn lydstyrken Du vil formere højden af ​​cylinderen af ​​den radius, der er kvadreret (radiusen er afstanden fra midten af ​​cirklen til kanten) og derefter multiplicere det ved PI (ofte afrundet til 3.14). Hvis du ikke kender den radius, kan du måle på tværs af toppen af ​​cylinderen på sit bredeste punkt og opdele denne måling af to.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 22
    7. Overfør jorden til en ovn sikker beholder. Sørg for at forkaste beholderen og skriv beholderens masse ned (MC{ displaystyle mc}MC). Hvis du planlægger at bruge en mikrobølgeovn til at tørre din prøve, skal du sørge for, at din container ikke har nogen metal og er mikrobølgeovn sikkert.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 23
    8. Tør din prøve. Hvis du bruger en mikrobølgeovn, skal 10 minutter på høj være tilstrækkelig til at tørre ud af din prøve. Dette sikrer, at alle porerne i prøven er blevet ryddet af vand. Du kan også tørre prøven i en konventionel ovn ved en temperatur på 105 grader Celsius, eller 221 grader Fahrenheit i mindst 2 timer.Selvom de stadig er fulde af luft, vil dette ikke påvirke massen af ​​prøven.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 24
    9. Væg din tørrede prøve i skålen for at finde din samlede masse ( MT { displayStyle mt}Mt). Husk at denne værdi ikke er massen af ​​din prøve. Det er massen af ​​din prøve plus massen af ​​din beholder. Brug ikke denne værdi til at beregne porøsitet.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 25
    10. Trække fra MC { displaystyle mc}MC fra MT { displayStyle mt}Mt at finde den tørre masse af din prøve (MD { displaystyle md}MD). For at finde den tørre vægt af din prøve, kan du simpelthen trække den oprindelige masse af beholderen fra beholderens endelige masse plus prøven. Sørg for, at det nummer, du får, giver mening. For eksempel vil du ikke have en negativ værdi for masse. Hvis du gør det, er dette forkert, og du bør fejlfinding af din matematik.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 26
    11. Beregn vandmassen i den mættede prøve. Trække den tørre masse (MD{ displaystyle md}MD) fra den mættede masse (MS{ displayStyle ms}Frk). Forskellen vil være vandmassen (MW{ displaystyle mw}mw). Igen skal den tørre masse være mindre end den mættede masse.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 27
    12. Konverter vandmassen til porevolumenet af din prøve. Efter definition er et gram vand lig med en kubisk centimeter vand. Det betyder, at massen af ​​dit vand i gram er lig med mængden af ​​vand i kubikcentimeter. Da din prøve var mættet, er alle porer fyldt med vand, derfor er porevolumenet lig med mængden af ​​vand, der er til stede i den mættede prøve.
  • Billedet med titlen Beregn porøsitet Trin 28
    13. Opdel porevolumenet med det samlede volumen af ​​din prøve. Dette vil give et decimaltal, der er mindre end en. Multiplicere dette nummer med 100%. Resultatet er porøsiteten af ​​din prøve udtrykt som en procent.

    • Tips

    Tag flere prøver i feltet. Dette vil hjælpe med at reducere fejl i dine målinger.
  • Hvis du overfører prøven fra feltet til et andet sted til analyse, skal du forsegle den i en plastikpose.
  • Der er også softwareprogrammer som resrad, der kan hjælpe med at bestemme porøsitet, men de er uden for denne artikels anvendelsesområde.
  • Bulkdensitet og partikeldensitet kan også findes eksperimentelt for at beregne porøsitet. Bulkdensitet findes ved at dividere den tørre masse ved prøvevolumenet. Partikeldensitet kan ofte antages at være 2.66 g / (cm ^ 3).

    • Advarsler

    De instrumenter, der anvendes til at tage målinger, vil også påvirke graden af ​​fejl i måling. Det finere indstillede et instrument er, desto mindre fejl. Husk dog, at alle instrumenter har deres grænser.
  • Human fejl er til stede i alle eksperimentelle målinger i en vis grad.
  • At forstyrre prøven kan medføre en ændring i porøsiteten af ​​prøven ved at komprimere eller adskille partikler. Håndter med omhu.

    • Ting du skal bruge

    • Beregning af porøsitet teoretisk af volumener
    • Lommeregner
  • Beregning af porøsitet eksperimentelt ved mætning
  • Prøve
  • Prøve container
  • Vand
  • Vandbeholder
  • Beregning af porøsitet i marken ved at tage kerneprøver
  • Stålring
  • Hammer og blokke
  • Spade
  • vægt
  • Ovn eller mikrobølgeovn
    • Del på sociale netværk :
    Lignende