Beräkna porositet

Porositet, eller porositet, är det värde som används för att beskriva hur mycket tomt utrymme det finns i ett givet prov. Denna egenskap mäts vanligtvis i förhållande till jorden, eftersom den korrekta graden av porositet är nödvändig för växternas tillväxt. Porositet kan beräknas teoretiskt med hjälp av ekvationer och givna värden, vilket är fallet vid hantering av tentafrågor. Porositet kan också bestämmas genom att hitta de värden som är nödvändiga för att lösa ekvationerna experimentellt, antingen i labbet eller i fält.

Steg

Metod 1 av 4: Bestämning av porositet teoretiskt efter volym

Bild med titeln Beräkna porositet Steg 1
1. Få användbara värden från den information som ges. När du teoretiskt beräknar porositeten får du en exempelsituation som innehåller några av de värden du behöver. Läs din fråga noggrant och leta efter värden som total volym (Vt{displaystyle Vt}{displaystyle Vt}), fast volym (Vs{displaystyle Vs}{displaystyle Vs}) och porvolym (Vsid{displaystyle Vp}{displaystyle Vp}). Var alltid uppmärksam på enheterna för dessa värden.
  • Det hjälper att skriva ut dessa värden separat. Till exempel om frågan Vt{displaystyle Vt}{displaystyle Vt} och Vs{displaystyle Vs}{displaystyle Vs} , då kan du skriva:
  • Vt{displaystyle Vt}{displaystyle Vt} = 5,00 cm^3
  • Vs{displaystyle Vs}{displaystyle Vs} = 3,00 cm^3
Bild med titeln Beräkna porositet Steg 2
2. Rita upp den korrekta ekvationen. Per definition, porositet (sidt{displaystyle Pt}{displaystyle Pt}) lika med porvolymen (Vsid{displaystyle Vp}{displaystyle Vp}) dividerat med den totala volymen (Vt{displaystyle Vt}{displaystyle Vt}), eller sidt{displaystyle Pt}{displaystyle Pt} = Vsid{displaystyle Vp}{displaystyle Vp}/Vt{displaystyle Vt}{displaystyle Vt}. Observera att detta inte är den enda ekvationen för att bestämma porositet. Om värden anges för bulkdensitet och partikeldensitet istället för värden för volymer, måste du använda en annan ekvation.
Bild med titeln Beräkna porositet Steg 3
3. Hitta värden för dina volymvariabler. Det är bra att ha i åtanke Vt{displaystyle Vt}{displaystyle Vt} är summan av fast material och porvolymer, eller Vt{displaystyle Vt}{displaystyle Vt} = Vs{displaystyle Vs}{displaystyle Vs} + Vsid{displaystyle Vp}{displaystyle Vp}. Detta förhållande kan omarrangeras så att du kan lösa en av volymvariablerna, så länge de andra två är kända. Till exempel: Vt{displaystyle Vt}{displaystyle Vt} - Vsid{displaystyle Vp}{displaystyle Vp} = Vs{displaystyle Vs}{displaystyle Vs}.
  • Med samma värden som i föregående steg, Vt{displaystyle Vt}{displaystyle Vt} = 5,00 cm^3 och Vs{displaystyle Vs}{displaystyle Vs} = 3,00 cm^3, vi kan Vt{displaystyle Vt}{displaystyle Vt} - Vs{displaystyle Vs}{displaystyle Vs} = Vsid{displaystyle Vp}{displaystyle Vp} lösa och beräkna det Vsid{displaystyle Vp}{displaystyle Vp} = 5,00 cm^3 - 3,00 cm^3 = 2,00 cm^3.
    • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 4
    4. Tillämpa de kända volymvariablerna på porositetsekvationen. När du har ett värde för Vsid{displaystyle Vp}{displaystyle Vp} och ett värde för Vt{displaystyle Vt}{displaystyle Vt} har bestämt, kan du lägga dem i porositetsekvationen sidt{displaystyle Pt}{displaystyle Pt} = Vsid{displaystyle Vp}{displaystyle Vp}/Vt{displaystyle Vt}{displaystyle Vt} sluta. Se till att dina enheter ligger före Vsid{displaystyle Vp}{displaystyle Vp} och Vt{displaystyle Vt}{displaystyle Vt} lägger till. Du måste också se till att enheterna matchar -- om inte måste du göra en dimensionsanalys för att få dem att matcha.
  • Det är viktigt att matcha enheterna eftersom porositet är ett enhetslöst värde vanligtvis uttryckt i procent. Enheterna för volymvariablerna tar bort varandra genom division.
    • Bild med titeln Beräkna porositet Steg 5
    5. Lös ekvationen för att bestämma porositeten. Nu när din ekvation är komplett och har rätt värden kan du lösa den med en enkel uträkning. Det kan hjälpa att ha en miniräknare till hands för den här delen.
  • Eftersom porositet ofta uttrycks i procent, är det vanligt att multiplicera detta värde med 100 % när du har hittat decimalvärdet.
  • Med samma värden från exemplen ovan kommer din ekvation att se ut ungefär så här:
  • sidt{displaystyle Pt}{displaystyle Pt} = 2,00 cm^3 / 5,00 cm^3 = 0,400.
  • Om du vill uttrycka det värdet i procent, multiplicera det med 100% och du får sidt{displaystyle Pt}{displaystyle Pt} = 40 %.

    • Metod 2 av 4: Teoretiskt beräkna porositet med hjälp av densiteter

    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 6
    1. Antag att partikeldensiteten (sidd{displaystyle Pd}{displaystyle Pd}) av ditt prov är 2,66 g/cm^3. Partikeldensiteten för ett prov är lika med provets massa dividerat med provets volym. För jordprover är den genomsnittliga partikeldensiteten i jorden 2,66 g/cm^3. Därför antas detta värde vara partikeldensiteten för varje 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 densiteten definieras som massa per volym, och porositeten är en jämförelse av porvolymen med den totala volymen, är det möjligt att uttrycka porositeten även i termer av densitet. Resultatet är ekvationensidt{displaystyle Pt}{displaystyle Pt} = (1 - sidb{displaystyle Pb}{displaystyle Pb}/sidd{displaystyle Pd}{displaystyle Pd}) varigenom sidt{displaystyle Pt}{displaystyle Pt} porositeten är, sidb{displaystyle Pb}{displaystyle Pb} bulkdensiteten, och sidd{displaystyle Pd}{displaystyle Pd} provets partikeldensitet.
    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 8
    3. Bestäm värdet på sidb{displaystyle Pb}{displaystyle Pb}. Värdet av sidb{displaystyle Pb}{displaystyle Pb} kommer att ges i en enkel fråga. Om värdet inte anges kan du få andra värden som provets torrvikt och provvolymen. I detta fall, dividera provets torrvikt med provets volym för att bestämma bulkdensiteten, eller sidb{displaystyle Pb}{displaystyle Pb}.
    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 9
    4. Lös ekvationen genom att infoga rätt densitetsvärden. Nu när du har värdena för sidb{displaystyle Pb}{displaystyle Pb} och sidd{displaystyle Pd}{displaystyle Pd} du kan lösa ekvationen för sidt{displaystyle Pt}{displaystyle Pt}. Observera att värdet som erhålls av sidb{displaystyle Pb}{displaystyle Pb} att delas med sidd{displaystyle Pd}{displaystyle Pd}alltidmåste vara mindre än 1, så ekvationen kan sidt{displaystyle Pt}{displaystyle Pt} = (1 - sidb{displaystyle Pb}{displaystyle Pb}/sidd{displaystyle Pd}{displaystyle Pd}) ge aldrig ett negativt svar. I så fall har du förmodligen gjort det sidd{displaystyle Pd}{displaystyle Pd} medelst sidb{displaystyle Pb}{displaystyle Pb} delas, vilket är felaktigt.
  • Denna ekvation ger dig ett decimalvärde för porositet. För att uttrycka porositet i procent, multiplicera bara den decimalen med 100 %. Till exempel: 0,41 x 100 % = 41 %.

    • Metod 3 av 4: Beräkna porositeten experimentellt med hjälp av mättnad

    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 10
    1. Med volymen på ditt monster. Du kan mäta volymen direkt om ditt prov exakt fyller en behållare med en känd volym. Du kan också överföra provet till en flaska eller kopp, till exempel en mätbägare, för att mäta volymen. Kan du inte mäta volymen direkt så 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. Mät en volym vatten. Det är inte viktigt hur mycket vatten du mäter exakt. De två sakerna som är viktiga i det här steget är att mäta mer vatten än vad du behöver för att mätta ditt prov, och att registrera den exakta mängden vatten du började med. Detta är det enda sättet du kan veta hur mycket du har använt.
    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 12
    3. Mätta testprovet med vatten. Detta är ett enkelt steg, men kan vara knepigt. Du måste tillsätta tillräckligt med vatten för att fylla alla porer i ditt prov, men du får inte tillsätta för mycket vatten. Även om det är viktigt att komma så nära att mätta provet som möjligt, kommer det att finnas en viss felmarginal. Få vattennivån så nära ytan på din fasta monsternivå som möjligt.
    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 13
    4. Anteckna mängden vatten som används. Subtrahera mängden vatten som återstår från mängden vatten du började med. Så behåller du mängden vatten som har hällts av. Volymen vatten du använder är (ungefär) lika med porvolymen på ditt testprov.
    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 14
    5. Ställ upp ekvationen för att beräkna porositet med en känd volym. Nu när du har volymen på ditt prov (Vs{displaystyle Vs}{displaystyle Vs}) och porvolymen (Vsid{displaystyle Vp}{displaystyle Vp}), kan du lägga ihop dem för att få den totala volymen (Vt{displaystyle Vt}{displaystyle Vt}). Nu går det att jämföra sidt{displaystyle Pt}{displaystyle Pt} = (Vsid{displaystyle Vp}{displaystyle Vp}/Vt{displaystyle Vt}{displaystyle Vt}) x 100 % för att beräkna din porositet (sidt{displaystyle Pt}{displaystyle Pt}) att hitta.
    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 15
    6. Gör beräkningarna för att hitta porositeten för ditt prov. Ange rätt värden i ekvationen. Se till att hålla reda på dina enheter och se till att de avbryts ordentligt eftersom porositet är ett enhetslöst värde. En miniräknare kan också vara till hjälp med detta steg.

    Metod 4 av 4: Beräkna porositet i fält genom att ta kärnprover

    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 16
    1. Mätta området du vill prova. Ett bra sätt att göra detta är att placera en stålring med känd vikt (som en ring med en diameter på 7 cm och en höjd av 10 cm på marken där du vill ta ett prov, och fylla den med vatten. Låt vattnet sitta i ringen över natten, eller tills det absorberas av jorden. Detta gör det lättare att samla in ditt prov.
    • Du kan hitta stålringar med fast vikt i heminredningsbutiker och på nätet.
    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 17
    2. Tryck ner stålringen i marken. Arbeta ner ringen i marken med ett träblock och en hammare. Jorden inuti ringen kallas en kärna eller kärnprov. Ringen skyddar kärnprovet från störningar under insamlingen.
    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 18
    3. Gräv runt stålringen. Gräv försiktigt runt stålringen med en spade och andra grävverktyg. Du vill inte störa marken i ringen. Klipp eventuella rötter från botten av ringen.
    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 19
    4. Ta bort ringen. När du har tagit bort jorden runt ringen kan du ta ut ringen och monstret ur hålet. Håll kärnprovet inuti ringen och stör det inte. Var försiktig så att du inte tappar monster när du rör dig.
    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 20
    5. Skriv ner den mättade massan av ditt prov. Placera ringen i en stor, genomskinlig behållare. Tillsätt vatten tills provet i ringen är helt mättat och inte kan innehålla mer vatten. Väg provet i stålringen. Subtrahera från det värdet stålringens massa. Detta lämnar provets mättade massa.
    Bild med titeln Beräkna porositet steg 21
    6. Notera volymen på ditt prov. Volymen på ditt prov kommer att vara samma som volymen på din ring. Eftersom din ring är en cylinder, går du runt beräkna volymen, multiplicera cylinderns höjd med radien i kvadrat (radien är avståndet från cirkelns centrum till kanten), multiplicera sedan det med pi (ofta avrundat till 3,14). Om du inte känner till radien kan du mäta toppen av cylindern på dess bredaste punkt och dela den med två.
    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 22
    7. Flytta jorden till en behållare lämplig för ugnen. Se till att du väger behållaren innan och massan (mc{displaystyle mc}{displaystyle mc}) av behållaren. Om du planerar att mikrovågsugna provet, se till att din behållare är fri från metall och mikrovågssäker.
    Bild med titeln Beräkna porositet steg 23
    8. Torka ditt prov. Om du använder en mikrovågsugn bör 10 minuter vara tillräckligt med tid för att torka provet. Detta säkerställer att alla porer i provet rensas från vatten. Du kan också torka provet i en vanlig ugn vid 105 grader Celsius i minst två timmar. Även om det fortfarande är fullt av luft kommer detta inte att påverka provets massa.
    Bild med titeln Beräkna porositet steg 24
    9. Väg in ditt torkade prov i skålen för att bestämma den totala massan (mt{displaystyle mt}{displaystyle mt}) att bestämma. Kom ihåg att detta värde inte är massan av ditt monster. Det är provets massa plus behållarens massa. Använd inte detta värde för att beräkna porositet.
    Bild med titeln Beräkna porositet steg 25
    10. dra mc{displaystyle mc}{displaystyle mc} av från mt{displaystyle mt}{displaystyle mt} för att få provets torra massa (md{displaystyle md}{displaystyle md}) att hitta. För att hitta torrvikten på ditt prov, subtrahera helt enkelt behållarens initiala massa från behållarens slutliga massa plus provet. Se till att numret du får är vettigt. Till exempel kan massan inte ha ett negativt värde. Om så är fallet är detta felaktigt och du bör kontrollera dina beräkningar igen.
    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 26
    11. Beräkna massan av vattnet i det mättade provet. Subtrahera torrmassan (md{displaystyle md}{displaystyle md}) från den mättade massan (ms{displaystyle ms}{displaystyle ms}). Skillnaden är vattnets massa (mw{displaystyle fru}{displaystyle fru}). Återigen måste den torra massan vara mindre än den mättade massan.
    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 27
    12. Konvertera massan av vattnet 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 vatten i kubikcentimeter. Eftersom provet är mättat fylls alla porer med vatten, så porvolymen är lika med volymen vatten i det mättade provet.
    Bild med titeln Beräkna porositet Steg 28
    13. Dela porvolymen med den totala volymen av ditt prov. Detta returnerar ett decimaltal mindre än ett. Multiplicera den siffran med 100 %. Resultatet är porositeten för ditt prov i procent.

    Tips

    • Ta flera prover i fält. Detta kommer att hjälpa till att minimera fel i dina avläsningar.
    • Om du överför provet från fältet till en annan plats för analys, förslut det i en plastpåse.
    • Det finns också program som RESRAD som kan hjälpa till att bestämma porositet, men de ligger utanför den här artikelns räckvidd.
    • Bulkdensitet och partikeldensitet kan också hittas experimentellt för att beräkna porositet. Bulkdensiteten hittas genom att dividera torrmassan med provvolymen. Partikeldensiteten är ofta 2,66 g/cm^3.

    Varningar

    • Instrumenten som används för att göra mätningar påverkar också mätningens felmarginal. Ju finare ett instrument är stämt, desto mindre är felmarginalen. Tänk dock på att alla instrument har sina begränsningar.
    • Mänskliga fel finns till viss del i alla experimentella mätningar.
    • Att störa testprovet kan orsaka en förändring i provets porositet på grund av komprimering eller separation av partiklar. Fortsätt med försiktighet.

    Förnödenheter

    • Teoretisk beräkning av porositet till volymer
    • Kalkylator
  • Experimentell beräkning från porositet till mättnad
  • Prov
  • Provbehållare
  • Vatten
  • vattenbehållare
  • Beräkning av porositet i fält genom att ta kärnprover
  • Stålring
  • Hammare och block
  • skyffel
  • Skala
  • Ugn eller mikrovågsugn

    • Shv.FaqCartx.info / Utbildning & kommunikation
    Оцените, пожалуйста статью
    Lägg till teckensnitt i adobe illustrator
    Lägg till teckensnitt i adobe illustrator
    Tänd en kolgrill
    Tänd en kolgrill
    Kyss din pojkvän söt
    Kyss din pojkvän söt
    Ta reda på om du har en psykisk sjukdom
    Ta reda på om du har en psykisk sjukdom
    Klä dig bra som en man
    Klä dig bra som en man
    Hur man kommer åt en blockerad webbplats
    Hur man kommer åt en blockerad webbplats