Hur man beräknar porositet

Porositet är det värde som används för att beskriva hur mycket tomt, eller tomrum, utrymme är närvarande i ett givet prov. Detta attribut mäts vanligen med avseende på marken, eftersom lämpliga porositetsnivåer är nödvändiga för att växter ska växa. Porositet kan beräknas teoretiskt med ekvationer och givna värden, vilket är fallet när du står inför examensfrågor. Porositet kan också bestämmas genom att hitta de värden som behövs för att lösa ekvationerna experimentellt, antingen i laboratoriet eller i fältet.

Steg

Metod 1 av 4:
Beräkning av porositet teoretiskt med volymer
  1. Bild med titeln Beräkna porositet Steg 1
1. Extrahera användbara värden från den givna informationen. Vid beräkning av porositet teoretiskt kommer du att få en exempel situation som innehåller några av de värden du behöver. Läs din fråga noggrant och leta efter värderingar som total volym (Vt{ displayStyle vt}Vt), solid volym (Vs{ displayStyle vs}Mot) och porvolymen (Vf{ displayStyle vp}Vp). Var alltid uppmärksam på enheterna i dessa värden.
  • Det hjälper till att skriva dessa värden separat. Till exempel, om din fråga ger Vt{ displayStyle vt}Vt och Vs{ displayStyle vs}Mot, du skulle skriva:
  • Vt{ displayStyle vt}Vt = 5.00 cm ^ 3
  • Vs{ displayStyle vs}Mot = 3.00 cm ^ 3
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 2
    2. Ställ in lämplig ekvation. Per definition, porositet (Ft{ displayStyle pt}Pint) är lika med porvolymen (Vf{ displayStyle vp}Vp) dividerat med den totala volymen (Vt{ displayStyle vt}Vt), eller Ft{ displayStyle pt}Pint = Vf{ displayStyle vp}Vp/Vt{ displayStyle vt}Vt. Tänk på att detta inte är den enda ekvationen som kan hitta porositet. Om värden ges för bulkdensitet och partikeldensitet i stället för värden för volymer, bör du använda en annan ekvation.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 3
    3. Hitta värden för dina volymvariabler. Det är till hjälp att komma ihåg det Vt{ displayStyle vt}Vt är summan av fasta och porvolymer, eller Vt{ displayStyle vt}Vt = Vs{ displayStyle vs}Mot + Vf{ displayStyle vp}Vp. Detta förhållande kan omorganiseras så att du kan lösa för vilken som helst av volymvariablerna, så länge de andra två är kända. Till exempel, och Vt{ displayStyle vt}Vt - Vf{ displayStyle vp}Vp = Vs{ displayStyle vs}Mot.
  • Med samma värden som anges i tidigare steg, Vt{ displayStyle vt}Vt = 5.00 cm ^ 3 och Vs{ displayStyle vs}Mot = 3.00 cm ^ 3, vi kan lösa Vt{ displayStyle vt}Vt - Vs{ displayStyle vs}Mot = Vf{ displayStyle vp}Vp att hitta det Vf{ displayStyle vp}Vp = 5.00 cm ^ 3 - 3.00 cm ^ 3 = 2.00 cm ^ 3.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 4
    4. Anslut dina kända volymvariabler i porositetsekvationen. När du har bestämt ett värde för Vf{ displayStyle vp}Vp och ett värde för Vt{ displayStyle vt}Vt, Du kan ansluta dem till porositetsekvationen, Ft{ displayStyle pt}Pint = Vf{ displayStyle vp}Vp/Vt{ displayStyle vt}Vt. Var noga med att du inkluderar enheter för Vf{ displayStyle vp}Vp och Vt{ displayStyle vt}Vt. Du bör också vara säker på att enheterna matchar, om inte, måste du göra det dimensionell analys för att göra dem matcha.
  • Det är viktigt att matcha enheterna eftersom porositet är ett unitless värde som vanligtvis uttrycks i procent. Enheterna från volymvariablerna kommer att avbryta varandra genom division.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 5
    5. Lös ekvationen för att erhålla ett porositetsvärde. Nu när din ekvation är helt inrättad och har lämpliga värden på plats, kan du lösa genom att göra enkel aritmetik. Det kan hjälpa till att få en räknare praktisk för den här delen.
  • Eftersom porositet ofta uttrycks som en procent, när du har funnit decimalvärdet, är det vanligt att multiplicera detta värde med 100%.
  • Med samma värden från ovanstående exempel kommer din ekvation att se ut som detta:
  • Ft{ displayStyle pt}Pint = 2.00 cm ^ 3/5.00 cm ^ 3 = 0.400.
  • Om du vill uttrycka det värdet som en procent, skulle du multiplicera det med 100% för att ge Ft{ displayStyle pt}Pint = 40%.
    • Metod 2 av 4:
    Beräkning av porositet teoretiskt av densiteter
    1. Bild med titeln Beräkna porositet Steg 6
    1. Antag partikeldensiteten ( Fd { displayStyle pd}Pigg) av ditt prov att vara 2.66 g / (cm ^ 3). Partikeldensiteten hos ett prov är lika med provets massa dividerad med volymen av provet. Vid hantering av markprover är den genomsnittliga partikeldensiteten hos jorden 2.66 g / (cm ^ 3). Av den anledningen antas detta värde vara partikeltätheten hos något jordprov, om inte annat anges.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 7
    2. Använd förhållandet mellan volym och densitet för att härleda din ekvation. Eftersom densitet definieras som massa per volym och porositet är en jämförelse av porvolymen till total volym, är det möjligt att uttrycka porositet med avseende på densitet också. Resultatet är ekvationen Ft{ displayStyle pt}Pint = (1 - Fb{ displayStyle pb}Pb/Fd{ displayStyle pd}Pigg) var Ft{ displayStyle pt}Pint är din porositet, Fb{ displayStyle pb}Pb är bulkdensiteten och Fd{ displayStyle pd}Pigg är provets partikeldensitet.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 8
    3. Hitta din Fb { displayStyle pb}Pb värde. De Fb{ displayStyle pb}Pb Värdet kommer att ges till dig i en enkel fråga. Om värdet inte ges kan du få andra värden som provens torra massa och provets volym. I det här fallet skulle du dela provets torra massa genom provvolymen för att hitta din bulkdensitet eller Fb{ displayStyle pb}Pb.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 9
    4. Lös ekvationen genom att sätta in lämpliga densitetsvärden. Nu när du har fått värden för Fb{ displayStyle pb}Pb och Fd{ displayStyle pd}Pigg, Du kan lösa för Ft{ displayStyle pt}Pint. Observera att det värde som erhållits genom att dela upp Fb{ displayStyle pb}Pb förbi Fd{ displayStyle pd}Pigg bör alltid vara mindre än 1, så ekvationen Ft{ displayStyle pt}Pint = (1 - Fb{ displayStyle pb}Pb/Fd{ displayStyle pd}Pigg) bör aldrig ge ett negativt svar. Om det gör det, troligen uppdelad Fd{ displayStyle pd}Pigg förbi Fb{ displayStyle pb}Pb, vilket är felaktigt.
  • Denna ekvation ger dig ett decimaltvärde för porositet. För att uttrycka porositet som en procent, multiplicera helt enkelt den decimal med 100%. Till exempel 0.41 x 100% = 41%.
    • Metod 3 av 4:
    Beräkning av porositet experimentellt genom mättnad
    1. Bild med titeln Beräkna porositet Steg 10
    1. Mät volymen på ditt prov. Du kan mäta volymen direkt om ditt prov exakt fyller en behållare med en känd volym. Du kan också överföra provet till en behållare, såsom en förmättad bägare för att mäta volymen. Om du inte kan mäta volymen direkt kan du Beräkna volymen matematiskt.
    • Observera att överföring av provet från en behållare till en annan kan påverka porositeten genom att störa materialet.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 11
    2. Mäta en volym vatten. Det är inte viktigt exakt hur mycket vatten du mäter. De två sakerna som är viktiga i detta steg mäter mer vatten än du måste mätta ditt prov och skriva ner exakt hur mycket vatten du började med. Detta är det enda sättet du kan veta hur mycket du använde.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 12
    3. Mätta provet med vatten. Detta är ett enkelt steg, men kan knepigt. Du vill lägga till tillräckligt med vatten så att alla porerna i ditt prov är fyllda, men du vill inte lägga till något extra vatten. Medan det är viktigt att få så nära som möjligt för att exakt mätta provet, kommer det att finnas viss grad av fel. Hämta vattennivån så nära ytan på din fasta provnivå som möjligt.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 13
    4. Spela in volymen av vatten som används. För att göra detta måste du subtrahera volymen av vatten som är kvar från volymen av vatten du började med. Detta kommer att lämna dig med volymen av vatten som hälldes ut. Volymen av vatten som du använde är (ungefär) lika med porrvolymen av ditt prov.
  • Bild med titeln Beräkna porositet steg 14
    5. Ställ in ekvationen för att lösa för porositet med volym. Nu när du har volymen av ditt prov (Vs{ displayStyle vs}Mot) och porvolymen (Vf{ displayStyle vp}Vp), du kan lägga till dem för att få total volym (Vt{ displayStyle vt}Vt). Det är nu möjligt att använda ekvationen Ft{ displayStyle pt}Pint = (Vf{ displayStyle vp}Vp/Vt{ displayStyle vt}Vt) x 100% för att hitta din porositet (Ft{ displayStyle pt}Pint).
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 15
    6. Gör beräkningarna för att hitta ditt prov porositet. Ange lämpliga värden i ekvationen. Var noga med att hålla reda på dina enheter och se till att de avbokar på lämpligt sätt, eftersom porositet är ett unitless värde. En räknare kan vara praktisk för detta steg, också.
    • Metod 4 av 4:
    Beräkning av porositet i fältet genom att ta kärnprover
    1. Bild med titeln Beräkna porositet Steg 16
    1. Mätta det område du vill prova. Ett bra sätt att göra detta är att placera en förvättad stålring (som en med en diameter av 7 centimeter (2.8 i) och en höjd av 10 centimeter (3.9 in)) på marken där du vill ta ett prov och fylla det med vatten. Låt vattnet sitta i ringen över natten, eller tills den absorberas av marken. Detta gör det lättare att samla ditt prov.
    • Du kan hitta pre-vägda stålringar i hemförbättringsbutiker och online.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 17
    2. Kör stålringen i marken. Använd ett block av trä och en hammare för att köra ringen ner i marken. Jorden inuti ringen kallas ett kärn- eller kärnprov. Ringen skyddar kärnprovet från att störas under uppsamling.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 18
    3. Gräva runt stålringen. Använd en spade och andra grävverktyg för att noggrant gräva runt stålringen. Du vill inte störa jorden inuti ringen. Skära bort några rötter från botten av ringen.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 19
    4. Ta bort ringen. När du har rensat jorden runt ringen kan du ta bort ringen och prova från hålet. Håll kärnprovet inuti ringen och stör inte det. Var försiktig så att du inte förlorar något av provet när du flyttar det.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 20
    5. Spela in den mättade massan av ditt prov. Sätt ringen i en stor, klar behållare. Tillsätt vatten tills provet i ringen är helt mättat och kan inte hålla mer vatten. Väg provet i stålringen. Subtrahera från det värdet av stålringens massa. Detta kommer att lämna dig med den mättade massan av ditt prov.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 21
    6. Spela in volymen på ditt prov. Volymen av ditt prov kommer att vara densamma som volymen på din ring. Eftersom din ring är en cylinder, till beräkna volymen Du kommer att multiplicera cylinderns höjd av den radie som är kvadrerade (radien är avståndet från mitten av cirkeln till kanten) och multiplicera sedan den med PI (ofta avrundad till 3.14). Om du inte känner till radien kan du mäta över toppen av cylindern vid sin bredaste punkt och dela den mätningen med två.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 22
    7. Överför jorden till en ugnssäker behållare. Var noga med att vika behållaren och skriv ner behållarens massa (mc{ displayStyle mc}mc). Om du planerar att använda en mikrovågsugn för att torka ditt prov, var noga med att din behållare har ingen metall och är mikrovågsugn säker.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 23
    8. Torka ditt prov. Om du använder en mikrovågsugn, bör 10 minuter på hög vara tillräcklig för att torka ut ditt prov. Detta säkerställer att alla porerna i provet har rensats av vatten. Du kan också torka provet i en konventionell ugn vid en temperatur på 105 grader Celsius, eller 221 grader Fahrenheit, i minst 2 timmar.Även om de fortfarande är fulla av luft, kommer det inte att påverka provets massa.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 24
    9. Väg ditt torkade prov i maträtten för att hitta din totala massa ( mt { displayStyle mt}mt). Kom ihåg att detta värde inte är massan av ditt prov. Det är massan av ditt prov plus massan av din behållare. Använd inte detta värde för att beräkna porositet.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 25
    10. Subtrahera mc { displayStyle mc}mc från mt { displayStyle mt}mt för att hitta den torra massan av ditt prov (md { displayStyle md}md). För att hitta torrvikten på ditt prov kan du helt enkelt subtrahera behållarens ursprungliga massa från behållarens slutliga massa plus provet. Var noga med att numret du får är meningsfullt. Till exempel kommer du inte att ha ett negativt värde för massa. Om du gör det är det fel och du bör felsöka din matematik.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 26
    11. Beräkna massan av vatten i det mättade provet. Subtrahera torrmassan (md{ displayStyle md}md) från den mättade massan (ms{ displayStyle ms}Fröken). Skillnaden blir massan av vatten (mw{ displayStyle mw}mw). Återigen ska den torra massan vara mindre än den mättade massan.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 27
    12. Konvertera massan av vatten till porvolymen av ditt prov. Per definition är ett gram vatten lika med en kubikcentimeter vatten. Det betyder att massan av ditt vatten i gram är lika med volymen av vatten i kubikcentimeter. Eftersom ditt prov var mättat är alla porer fyllda med vatten, därför är porvolymen lika med volymen av vatten som är närvarande i det mättade provet.
  • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 28
    13. Dela porvolymen med den totala volymen av ditt prov. Detta kommer att ge ett decimaltal som är mindre än en. Multiplicera det numret med 100%. Resultatet är porositeten i ditt prov uttryckt som en procent.

    • Tips

    Ta flera prov i fältet. Detta kommer att bidra till att minska felet i dina mätningar.
  • Om du överför provet från fältet till en annan plats för analys, täta den i en plastpåse.
  • Det finns också program som resrad som kan hjälpa till med att bestämma porositet, men de är bortom omfattningen av den här artikeln.
  • Bulkdensitet och partikeldensitet kan också hittas experimentellt för att beräkna porositet. Bulkdensitet finns genom att dividera den torra massan genom provvolymen. Partikeldensitet kan ofta antas vara 2.66 g / (cm ^ 3).

    • Varningar

    De instrument som används för att vidta mätningar kommer också att påverka graden av fel i mätningen. Det finare inställda ett instrument är, desto mindre fel. Men kom ihåg att alla instrument har sina gränser.
  • Mänskligt fel är närvarande i alla experimentella mätningar i viss mån.
  • Att störa provet kan orsaka en förändring i provet av provet genom att komprimera eller separera partiklar. Hanteras varsamt.

    • Saker du behöver

    • Beräkning av porositet teoretiskt med volymer
    • Kalkylator
  • Beräkning av porositet experimentellt genom mättnad
  • Prov
  • Provbehållare
  • Vatten
  • Vattenbehållare
  • Beräkning av porositet i fältet genom att ta kärnprover
  • Stålring
  • Hammare och block
  • Spade
  • Skala
  • Ugn eller mikrovågsugn
    • Dela på det sociala nätverket:
    Liknande