4 façons de calculer la porosité

La porosité est la valeur utilisée pour décrire à quel point l`espace vide ou vide est présent dans un échantillon donné. Cet attribut est couramment mesuré en ce qui concerne le sol, car les niveaux de porosité appropriés sont nécessaires pour la croissance des plantes. La porosité peut être calculée théoriquement à l`aide d`équations et de valeurs données, ce qui est le cas lorsque vous êtes confronté à des questions d`examen. La porosité peut également être déterminée en trouvant les valeurs nécessaires pour résoudre les équations expérimentalement, que ce soit dans le laboratoire ou dans le champ.

Pas

Méthode 1 de 4:

Calcul de la porosité théoriquement par volumes

1. Extraire des valeurs utiles à partir des informations données. Lors du calcul de la porosité théoriquement, vous recevrez un exemple de situation contenant certaines des valeurs dont vous avez besoin. Lisez votre question avec soin et recherchez des valeurs telles que le volume total (

V t

$Vermont$ ), volume solide (

V s

$Vs$ ), et volume de pores (

V p

$Vice-président$ ). Portez toujours une attention particulière aux unités de ces valeurs.

Cela aidera à écrire ces valeurs séparément. Par exemple, si votre question fournit $V t$ $Vermont$ et $V s$ $Vs$ , Vous écririez:

$V t$ $Vermont$ = 5.00 cm ^ 3
$V s$ $Vs$ = 3.00 cm ^ 3

Image intitulée Calculer la porosité STEP 2

2. Mettre en place l`équation appropriée. Par définition, porosité (

P t

$Pt$ ) est égal au volume de pores (

V p

$Vice-président$ ) divisé par le volume total (

V t

$Vermont$ ), ou alors

P t

$Pt$ Englisons

V p

$Vice-président$ /

V t

$Vermont$ . Gardez à l`esprit que ce n`est pas la seule équation pouvant trouver la porosité. Si des valeurs sont données pour la densité en vrac et la densité de particules plutôt que pour des valeurs pour les volumes, vous devez utiliser une équation différente.

Image intitulée Calculer la porosité Étape 3

3. Trouvez des valeurs pour vos variables de volume. Il est utile de garder à l`esprit que

V t

$Vermont$ est la somme des volumes solides et des pores, ou

V t

$Vermont$ Englisons

V s

$Vs$ +

V p

$Vice-président$ . Cette relation peut être réarrangée pour vous permettre de résoudre l`une des variables de volume, tant que les deux autres sont connus. Par exemple, et

V t

$Vermont$ -

V p

$Vice-président$ Englisons

V s

$Vs$ .

En utilisant les mêmes valeurs que dans les étapes précédentes,

V t

$Vermont$ = 5.00 cm ^ 3 et

V s

$Vs$ = 3.00 cm ^ 3, nous pouvons résoudre

V t

$Vermont$ -

V s

$Vs$ Englisons

V p

$Vice-président$ Pour trouver ça

V p

$Vice-président$ = 5.00 cm ^ 3 - 3.00 cm ^ 3 = 2.00 cm ^ 3.

Image intitulée Calculer la porosité Step 4

4. Branchez vos variables de volume connues dans l`équation de porosité. Une fois que vous avez déterminé une valeur pour

V p

$Vice-président$ et une valeur pour

V t

$Vermont$ , Vous pouvez les brancher dans l`équation de porosité,

P t

$Pt$ Englisons

V p

$Vice-président$ /

V t

$Vermont$ . Assurez-vous que vous incluez des unités pour

V p

$Vice-président$ et

V t

$Vermont$ . En outre, vous devez être sûr que les unités correspondent, sinon, vous devrez faire analyse dimensionnelle Pour les faire correspondre.

Il est important de faire correspondre les unités car la porosité est une valeur sans unité généralement exprimée en pourcentage. Les unités des variables de volume s`annuleront par division.

Image intitulée Calculer la porosité Étape 5

5. Résoudre l`équation pour obtenir une valeur de porosité. Maintenant que votre équation est totalement configurée et dispose des valeurs appropriées en place, vous pouvez résoudre en faisant des arithmétiques simples. Cela pourrait aider à avoir une calculatrice à portée de main pour cette partie.

Étant donné que la porosité est souvent exprimée en pourcentage, une fois que vous avez trouvé la valeur décimale, il est courant de multiplier cette valeur de 100%.

En utilisant les mêmes valeurs des exemples ci-dessus, votre équation sera similaire à celle-ci:

P t

$Pt$ = 2.00 cm ^ 3/5.00 cm ^ 3 = 0.400.

Si vous souhaitez exprimer cette valeur en pourcentage, vous le multipliez à 100% pour donner

P t

$Pt$ = 40%.

Méthode 2 sur 4:

Calcul de la porosité théoriquement par densité

1. Supposons la densité de particules ( Pré { displaystyle pd} $Pd$ ) de votre échantillon à être 2.66 g / (cm ^ 3). La densité de particules d`un échantillon est égale à la masse de l`échantillon divisé par le volume de l`échantillon. Lorsqu`il s`agit d`échantillons de sol, la densité de particules moyenne du sol est de 2.66 g / (cm ^ 3). Pour cette raison, cette valeur est supposée être la densité de particules de tout échantillon de sol, sauf indication contraire.

Image intitulée Calculer la porosité Step 7

2. Utilisez la relation entre le volume et la densité pour dériver votre équation. Puisque la densité est définie comme une masse par volume et la porosité est une comparaison du volume de pores au volume total, il est possible d`exprimer la porosité en termes de densité. Le résultat est l`équation

P t

$Pt$ = (1 -

P b

$Pb$ /

P ré

$Pd$ ) où

P t

$Pt$ est votre porosité,

P b

$Pb$ est la densité en vrac, et

P ré

$Pd$ La densité de particules de l`échantillon est-elle.

Image intitulée Calculer la porosité Step 8

3. Trouver votre Pb { displaystyle pb} $Pb$ valeur. le

P b

$Pb$ la valeur vous sera donnée dans une question directe. Si la valeur n`est pas donnée, vous pouvez avoir d`autres valeurs telles que la masse sèche de l`échantillon et le volume de l`échantillon. Dans ce cas, vous diviseriez la masse sèche de l`échantillon par le volume d`échantillon pour trouver votre densité en vrac, ou

P b

$Pb$ .

Image intitulée Calculer la porosité Étape 9

4. Résoudre l`équation en insérant les valeurs de densité appropriées. Maintenant que vous avez obtenu des valeurs pour

P b

$Pb$ et

P ré

$Pd$ , Vous pouvez résoudre pour

P t

$Pt$ . Notez que la valeur obtenue en divisant

P b

$Pb$ par

P ré

$Pd$ devrait toujours être inférieur à 1, donc l`équation

P t

$Pt$ = (1 -

P b

$Pb$ /

P ré

$Pd$ ) Ne devrait jamais donner une réponse négative. Si c`est le cas, vous êtes probablement divisé

P ré

$Pd$ par

P b

$Pb$ , qui est incorrect.

Cette équation vous donnera une valeur décimale pour la porosité. Exprimer la porosité en pourcentage, multipliez simplement cette décimale de 100%. Par exemple, 0.41 x 100% = 41%.

Méthode 3 sur 4:

Calcul de la porosité expérimentalement par saturation

1. Mesurer le volume de votre échantillon. Vous pouvez mesurer le volume directement si votre échantillon remplit exactement un conteneur avec un volume connu. Vous pouvez également transférer l`échantillon dans un conteneur tel qu`un bécher pré-mesuré pour mesurer le volume. Si vous êtes incapable de mesurer le volume directement, vous pouvez calculer le volume mathématiquement.

Notez que le transfert de l`échantillon d`un conteneur à un autre peut affecter la porosité en perturbant le matériau.

Image intitulée Calculer la porosité Étape 11

2. Mesurer un volume d`eau. Ce n`est pas important combien d`eau vous mesurez. Les deux choses qui sont importantes dans cette étape mesurent plus d`eau que vous devrez saturer votre échantillon et écrire exactement combien d`eau vous avez commencé avec. C`est la seule façon de savoir à quel point vous avez utilisé.

Image intitulée Calculer la porosité Step 12

3. Saturer l`échantillon avec de l`eau. C`est une étape facile, mais peut délicat. Vous voulez ajouter suffisamment d`eau afin que tous les pores de votre échantillon soient remplis, mais vous ne souhaitez pas ajouter d`eau supplémentaire. Bien qu`il soit important d`obtenir aussi proche que possible de saturer exactement l`échantillon, il y aura un certain degré d`erreur. Obtenez le niveau d`eau aussi proche du niveau de surface de votre niveau d`échantillon solide que possible.

Image intitulée Calculer la porosité Step 13

4. Enregistrez le volume d`eau utilisé. Pour ce faire, vous devrez soustraire le volume d`eau laissé du volume d`eau que vous avez commencé avec. Cela vous laissera avec le volume d`eau qui a été versé. Le volume d`eau que vous avez utilisé est (environ) égal au volume de pores de votre échantillon.

Image intitulée Calculer la porosité Step 14

5. Configurez l`équation pour résoudre la porosité du volume. Maintenant que vous avez le volume de votre échantillon (

V s

$Vs$ ) et le volume de pores (

V p

$Vice-président$ ), vous pouvez les ajouter ensemble pour obtenir le volume total (

V t

$Vermont$ ). Il est maintenant possible d`utiliser l`équation

P t

$Pt$ = (

V p

$Vice-président$ /

V t

$Vermont$ ) x 100% pour trouver votre porosité (

P t

$Pt$ ).

Image intitulée Calculer la porosité Étape 15

6. Faire les calculs pour trouver la porosité de votre échantillon. Entrez les valeurs appropriées dans l`équation. Assurez-vous de garder une trace de vos unités et de vous assurer qu`elles annulent de manière appropriée, car la porosité est une valeur sans une unité. Une calculatrice pourrait être pratique pour cette étape, également.

Méthode 4 sur 4:

Calculer la porosité sur le terrain en prenant des échantillons de base

1. Saturer la zone que vous souhaitez échantillonner. Un bon moyen de le faire consiste à placer une bague en acier pré-pesée (telle qu`un diamètre de 7 centimètres (2.8 po) et une hauteur de 10 centimètres (3.9 po)) sur le sol où vous souhaitez prendre un échantillon et le remplir d`eau. Permettez à l`eau de s`asseoir dans l`anneau pendant une nuit ou jusqu`à ce qu`il soit absorbé par le sol. Cela facilitera la collecte de votre échantillon.

Vous pouvez trouver des bagues en acier pré-pesées dans les magasins d`amélioration de la maison et en ligne.

Image intitulée Calculer la porosité Step 17

2. Conduire la bague en acier dans le sol. Utilisez un bloc de bois et un marteau pour conduire l`anneau dans le sol. Le sol à l`intérieur de la bague est appelé échantillon de noyau ou de noyau. L`anneau protège l`échantillon de base d`être perturbé pendant la collecte.

Image intitulée Calculer la porosité Step 18

3. Creuser autour de la bague en acier. Utilisez une pelle et d`autres outils de creusage pour creuser soigneusement autour de la bague en acier. Vous ne voulez pas déranger le sol à l`intérieur de la bague. Couper toutes les racines du bas de la bague.

Image intitulée Calculer la porosité Step 19

4. Retirer la bague. Une fois que vous avez nettoyé le sol autour de la bague, vous pouvez retirer la bague et l`échantillon du trou. Gardez l`échantillon de noyau à l`intérieur de la bague et ne le dérange pas. Soyez prudent de ne pas perdre de l`échantillon lorsque vous le déplacez.

Image intitulée Calculer la porosité Step 20

5. Enregistrez la masse saturée de votre échantillon. Mettez la bague dans un grand conteneur clair. Ajouter de l`eau jusqu`à ce que l`échantillon dans la bague soit complètement saturé et ne peut pas maintenir plus d`eau. Peser l`échantillon dans la bague en acier. Soustraire de cette valeur la masse de la bague en acier. Cela vous laissera avec la masse saturée de votre échantillon.

Image intitulée Calculer la porosité Step 21

6. Enregistrez le volume de votre échantillon. Le volume de votre échantillon sera le même que le volume de votre bague. Depuis que votre bague est un cylindre, à calculer le volume Vous multipliez la hauteur du cylindre par le rayon carré (le rayon est la distance du centre du cercle sur le bord), puis multipliez cela par pi (souvent arrondi à 3.14). Si vous ne connaissez pas le rayon, vous pouvez mesurer sur le dessus du cylindre à son point le plus large et diviser cette mesure par deux.

Image intitulée Calculer la porosité STEP 22

7. Transférer le sol vers un conteneur de sécurité du four. Assurez-vous de pré-peser le conteneur et d`écrire la masse du conteneur (

m c

$mc$ ). Si vous envisagez d`utiliser un four à micro-ondes pour sécher votre échantillon, assurez-vous que votre conteneur n`a pas de métal et que le micro-ondes est sécurisé.

Image intitulée Calculer la porosité STEP 23

8. Sécher votre échantillon. Si vous utilisez un micro-ondes, 10 minutes plus élevées devraient être suffisantes pour sécher votre échantillon. Cela garantit que tous les pores de l`échantillon ont été nettoyés de l`eau. Vous pouvez également sécher l`échantillon dans un four classique à une température de 105 degrés Celsius, ou 221 degrés Fahrenheit, pendant au moins 2 heures.Bien qu`ils soient encore pleins d`air, cela n`affectera pas la masse de l`échantillon.

Image intitulée Calculer la porosité Step 24

9. Peser votre échantillon séché dans le plat pour trouver votre masse totale ( mt { displaystyle mt} $mt$ ). Rappelez-vous que cette valeur n`est pas la masse de votre échantillon. C`est la masse de votre échantillon et la masse de votre conteneur. N`utilisez pas cette valeur pour calculer la porosité.

Image intitulée Calculer la porosité STEP 25

dix. Soustraire mc { displaystyle mc} $mc$ de

mt { displaystyle mt} $mt$ trouver la masse sèche de votre échantillon (

mré { displaystyle md} $Maryland$ ). Pour trouver le poids sec de votre échantillon, vous pouvez simplement soustraire la masse initiale du conteneur de la masse finale du conteneur plus l`échantillon. Assurez-vous que le nombre que vous obtenez a du sens. Par exemple, vous n`aurez pas de valeur négative pour la masse. Si vous le faites, c`est incorrect et vous devriez résoudre vos problèmes de calcul.

Image intitulée Calculer la porosité STEP 26

11. Calculer la masse d`eau dans l`échantillon saturé. Soustrayez la masse sèche (

m ré

$Maryland$ ) de la masse saturée (

m s

$Mme$ ). La différence sera la masse d`eau (

m w

$mw$ ). Encore une fois, la masse sèche doit être plus petite que la masse saturée.

Image intitulée Calculer la porosité Step 27

12. Convertir la masse d`eau au volume des pores de votre échantillon. Par définition, un gramme d`eau est égal à un centimètre cube d`eau. Cela signifie que la masse de votre eau en grammes est égale au volume d`eau en centimètres cubes. Étant donné que votre échantillon était saturé, tous les pores sont remplis d`eau. Par conséquent, le volume de pores est égal au volume d`eau présent dans l`échantillon saturé.

Image intitulée Calculer la porosité STEP 28

13. Divisez le volume de pores par le volume total de votre échantillon. Cela donnera un nombre décimal inférieur à celui d`une. Multipliez ce nombre par 100%. Le résultat est la porosité de votre échantillon exprimé en pourcentage.

Conseils

Prenez plusieurs échantillons sur le terrain. Cela aidera à réduire les erreurs dans vos mesures.

Si vous transférez l`échantillon du champ vers un autre emplacement pour analyse, scellez-le dans un sac en plastique.

Il existe également des programmes logiciels tels que Resrad qui peuvent aider à déterminer la porosité, mais elles dépassent la portée de cet article.

La densité en vrac et la densité de particules peuvent également être trouvées expérimentalement pour calculer la porosité. La densité en vrac se trouve en divisant la masse sèche par le volume de l`échantillon. La densité de particules peut souvent être supposée être 2.66 g / (cm ^ 3).

Mises en garde

Les instruments utilisés pour prendre des mesures affecteront également le degré d`erreur dans la mesure. Le plus fin a réglé un instrument est, moins d`erreur. Cependant, gardez à l`esprit que tous les instruments ont leurs limites.

L`erreur humaine est présente dans toutes les mesures expérimentales dans une certaine mesure.

La perturbation de l`échantillon peut provoquer une modification de la porosité de l`échantillon en compactant ou en séparant des particules. Manipuler avec soin.