4 způsoby výpočtu porozity - Tipy

Obsah

Kroky
Tipy
Varování
Nezbytné materiály

Porozita se týká hodnoty použité k popisu toho, kolik prázdného prostoru nebo vakua je v daném vzorku. Tato charakteristika se obvykle měří v půdních studiích, protože pro růst rostlin je nutné mít určité úrovně porozity. Je možné ji vypočítat teoreticky pomocí rovnic a daných hodnot, položek, které jsou přítomny v otázkách testů a hodnocení. Poréznost však může být také stanovena pokusem o nalezení potřebných hodnot pro toto rozlišení experimentálně, buď v laboratoři, nebo v terénu.

Kroky

Metoda 1 ze 4: Výpočet porozity teoreticky podle objemů

Extrahujte užitečné proměnné z prezentovaných informací. Při teoretickém výpočtu porozity budete mít příkladnou situaci obsahující některé z nezbytných hodnot. Pečlivě si přečtěte otázku a hledejte proměnné, jako je celkový objem (), objemový objem () a objem pórů (). Vždy věnujte velkou pozornost jednotkám těchto hodnot.
- Je užitečné psát tyto hodnoty samostatně. Pokud například problém nabízí hodnoty e, napíšete:
  - ;
  - .
Napište příslušnou rovnici. Podle definice je pórovitost () rovna objemu pórů () děleno celkovým objemem () nebo. Mějte na paměti, že to není jediná rovnice pro tento účel. Pokud jsou hodnoty uváděny s ohledem na hustotu vzhledem k šarži nebo částici místo objemu, bude nutné použít jiný vzorec.
Nastavte hodnoty pro proměnné objemu. Vždy je užitečné mít na paměti, že představuje součet objemů pevných látek a pórů, nebo. Tento vztah může být změněn, aby bylo možné vyřešit jakoukoli z objemových proměnných, pokud jsou známy další dvě. Například, .
- Použitím stejných hodnot uvedených v předchozím kroku (e) bude možné to zjistit.
Vložte známé objemové proměnné do rovnice porozity. Po určení hodnoty pro a hodnoty pro můžete zadat obě rovnice porozity. Nezapomeňte také zahrnout jednotky pro a. Kromě toho je důležité, aby jednotky měly stejnou velikost, nebo bude nutné provést rozměrovou analýzu, aby se dosáhlo očekávané kompatibility.
- Je důležité, aby jednotky byly kompatibilní, protože pórovitost je označena hodnotou bez jednotek a je obvykle vyjádřena v procentech. Jednotky objemových proměnných jsou dělením zrušeny.
Vyřešte rovnici a získejte hodnotu pro pórovitost. Nyní, když je rovnice plně definována as příslušnými hodnotami na místě, můžete ji vyřešit jednoduchou aritmetikou. V této části může být užitečné mít k dispozici kalkulačku.
- Protože porozita je obvykle vyjádřena v procentech, je běžné vynásobit výslednou desítkovou hodnotu.
- Při použití stejných hodnot jako v předchozích příkladech bude rovnice vypadat přibližně takto:
  - Pokud chcete vyjádřit tuto hodnotu v procentním formátu, musíte ji znásobit, abyste to určili.

Metoda 2 ze 4: Výpočet poréznosti teoreticky podle hustoty

Předpokládejme, že hustota částic () vzorku se rovná. Tato hodnota ve vzorku sestává z dělení hmotnosti objemem. Při zpracování vzorků půdy bude průměrná hustota částic blízká. Z tohoto důvodu se předpokládá, že tato hodnota se rovná hustotě částic jakéhokoli vzorku půdy, pokud není uvedeno jinak.
K odvození rovnice použijte vztah mezi objemem a hustotou. Protože hustota je definována jako hmotnost na objem a pórovitost může být definována objemem pórů nad celkovým objemem, je možné poréznost vyjádřit také z hlediska hustoty. Výsledkem bude rovnice, kde představuje pórovitost, představuje hustotu šarže a představuje hustotu částic vzorku.
Určete hodnotu. Zjednodušeně to už bude jasně vyjádřeno. Pokud hodnota nebyla zadána, můžete znát další hodnoty, například suchou hmotu a objem vzorku. V tomto případě rozdělíte suchou hmotnost vzorku jeho objemem, abyste určili hodnotu hustoty šarže, nebo.
Vyřešte problém zadáním příslušných hodnot hustoty. Nyní, když znáte požadované hodnoty v a, můžete určit hodnotu. Všimněte si, že hodnota získaná dělením e musí vůbec být menší než, takže rovnice nikdy nepovede k záporné hodnotě. Pokud k tomu dojde, pravděpodobně jste provedli dělení, což je nesprávné.
- Výsledkem této rovnice je desetinná hodnota pro pórovitost. Chcete-li ji vyjádřit jako procento, jednoduše ji vynásobte. Například, .

Metoda 3 ze 4: Experimentální výpočet porozity saturací

Změřte objem vzorku. Můžete jej přímo změřit, pokud vzorek přesně naplní kontejner známým objemem. K provedení tohoto měření je také možné přenést jej do nádoby, jako je například kádinka s odstupňováním. Pokud není možné přímo určit svazek, zkuste to matematicky.
- Všimněte si, že přenos vzorku z jednoho kontejneru do druhého může ovlivnit pórovitost a dezintegrovat materiál.
Změřte objem vody. Přesné množství, které má být změřeno, nezáleží. Dva klíčové body v tomto kroku jsou měření více vody, než je potřeba pro nasycení vzorku a zaznamenání přesného množství, které jste začali. To je jediný způsob, jak přesně vědět, kolik bylo použito.
Nasyťte vzorek vodou. Je to jednoduchý krok, ale může to mít své výzvy. Musíte přidat tolik vody, aby byly všechny póry ve vzorku zaplněny, ale nic víc. Ačkoli je důležité nasycení vzorku co nejblíže, vždy existuje určitá míra chyb. Hladinu vody uveďte co nejvýše na hladinu pevného povrchu.
Zaznamenejte hodnotu použitého objemu vody. Chcete-li to provést, musíte odečíst objem vody zbývající od počátečního objemu, výsledkem je množství, které bylo extrahováno. Objem použité vody (přibližně) se rovná objemu pórů ve vašem vzorku.
Připravte si rovnici, abyste zjistili porozitu z objemu. Nyní, když znáte objem vzorku () a objem pórů (), můžete je přidat až do získání celkového objemu (). Nyní můžete pomocí rovnice určit hodnotu porozity ().
Proveďte výpočty pro výpočet hodnoty poréznosti vzorku. Vložte příslušné hodnoty do rovnice, vždy si pamatujte použité jednotky a dávejte pozor, aby se navzájem správně rušily, protože se jedná o množství bez jednotek. V tomto kroku může být také užitečná kalkulačka.

Metoda 4 ze 4: Výpočet porozity v poli pomocí vzorků

Nasyťte oblast, která se má vzorkovat. Dobrým způsobem, jak toho dosáhnout, je umístit na půdu v místě, kde bude vzorek extrahován, hmotnost ocelového prstence (jako je ten s průměrem a výškou) a naplnit jej vodou. Nechte ji přes noc odpočinout, nebo dokud nebude úplně absorbována půdou. Usnadníte tak shromažďování vzorku.
- Závaží z ocelových prstenů najdete v obchodech se zásobováním budov a na internetu.
Pevně zatěžujte kroužek na zemi. S dřevěným blokem a kladivem zatlačte na kroužek, dokud nepronikne na povrch půdy. Část, která je uvnitř obvodu, se nazývá jádro nebo centrální vzorek. Ráfek slouží k jeho ochraně před rušením během sběru.
Kopejte kolem ocelového ráfku. Pomocí lopaty a dalších nástrojů opatrně kopejte kolem hmotnosti prstence, dávejte pozor, abyste nerušili půdu uvnitř. Odřízněte všechny kořeny, které jsou na dně.
Odstraňte kroužek. Po očištění okolní půdy bude možné ji odstranit spolu se vzorkem z vyhloubené díry. Uchovávejte jej po obvodu, aniž byste jej rušili, vždy dávejte pozor, abyste během přepravy neztratili části vzorku.
Zaznamenejte hodnotu nasycené hmotnosti vzorku. Hmotnost kroužku umístěte do velké, čisté nádoby. Přidá se voda, dokud není vzorek zcela nasycený a neschopný absorbovat více. Odvážte vzorek přítomný uvnitř a od této hodnoty odečtěte hmotnost hmotnosti prstence. Výsledkem bude nasycená hmotnost vzorku.
Poznamenejte si objem vzorku. Bude to stejné jako hlasitost prstence. Protože se jedná o válec, pro výpočet objemu bude nutné vynásobit výšku tělesa druhou mocninou rádiusu (rádius je vzdálenost od středu k okraji kruhu) a tuto hodnotu vynásobte (obvykle zaokrouhleno na ). Pokud neznáte hodnotu poloměru, můžete ji změřit přes válec v jeho nejširší části a tuto hodnotu rozdělit dvěma.
Přeneste půdu do tepelné nádoby. Nezapomeňte to zvážit a napsat svou hmotnost (). Pokud chcete sušit vzorek v mikrovlnné troubě, je důležité, aby nádoba neobsahovala kovové prvky a byla bezpečná pro použití v tomto typu pece.
Vysušte vzorek. Pokud používáte mikrovlnnou troubu, na sušení by mělo stačit deset minut při vysokém výkonu. Tím je zajištěno, že všechny póry v ní jsou zcela bez vody. Vzorek můžete také sušit v konvenční peci při teplotě nejméně dvou hodin. Přestože jsou stále plné vzduchu, neovlivní to hmotnost vzorku.
Odvážte suchý vzorek a stanovte celkovou hmotnost (). Nezapomeňte, že tato hodnota nepředstavuje hmotnost vzorku, ale hmotnost vzorku plus hmotnost nádoby. Tuto hodnotu nepoužívejte k výpočtu poréznosti.
Odečtěte od za účelem stanovení hodnoty suché hmotnosti vzorku (). K tomu stačí odečíst počáteční hmotnost nádoby od konečné hmotnosti nádoby se vzorkem. Hodnoty musí dávat smysl. Například nemůžete mít zápornou hodnotu jako hmotnost. Pokud k tomu dojde, výsledek je nesprávný a je nutné provést analýzu vašich výpočtů.
Vypočítejte hmotnost vody v nasyceném vzorku. Odečte suchou hmotu () od nasycené hmoty (). Rozdíl bude ekvivalentní hmotnosti vody (). Suchá hmota musí být opět menší než nasycená hmota.
Převeďte hmotnost vody na objem pórů ve vzorku. Podle definice je jeden gram vody ekvivalentní jednomu kubickému centimetru vody. Jinými slovy to znamená, že hmotnost vody v gramech se rovná objemu v centimetrech krychlových. Jakmile byl vzorek nasycen, byly všechny póry naplněny vodou, takže objem pórů bude stejný jako objem vody přítomné v nasyceném vzorku.
Vydělte objem pórů celkovým objemem vzorku. V důsledku toho budete mít desetinné číslo menší než. Vynásobte jej a získáte porozitu vzorku vyjádřenou v procentech.

Tipy

Vezměte více vzorků do pole. Tím se minimalizuje chyba při měření.
Pokud přenášíte vzorek v poli na jiné místo pro analýzu, uzavřete jej v plastovém sáčku.
Existují také počítačové programy jako RESRAD schopen pomoci při určování pórovitosti, ale jejich učení přesahuje rámec tohoto článku.
Hustota šarží a částic může být také stanovena experimentálně pro výpočet porozity. Hustotu šarže lze vypočítat vydělením suché hmotnosti objemem vzorku. Hustota částic je zase obecně považována za.

Varování

Nástroje použité při měření budou mít také vliv na meze výskytu chyb v nich. Čím přesnější je nástroj, tím méně chyb bude. Mějte však na paměti, že všechny nástroje mají své limity.
Ve všech experimentálních měřeních je do určité míry přítomna lidská chyba.
Rozrušení vzorku může změnit jeho pórovitost zhutněním nebo separací jeho částic. Zacházejte s ním opatrně.

Nezbytné materiály

Teoretický výpočet pórovitosti podle objemu

Kalkulačka.

Teoretický výpočet porozity podle hustoty

Vzorek;
Nádoba na vzorek;
Voda;
Nádoba na vodu.

Výpočet poréznosti pole pomocí vzorků

Hmotnost prstenu;
Dřevěný blok a kladivo;
Pánev;
Zůstatek;
Trouba nebo mikrovlnná trouba.

Jak vypočítat pórovitost