4 maneras de calcular la porosidad

La porosidad es el valor utilizado para describir la cantidad vacía, o el vacío, el espacio está presente en una muestra determinada. Este atributo se mide comúnmente en lo que respecta al suelo, ya que los niveles de porosidad apropiados son necesarios para que las plantas crezcan. La porosidad se puede calcular teóricamente utilizando ecuaciones y valores dados, que es el caso cuando se enfrenta a preguntas de examen. La porosidad también se puede determinar al encontrar los valores necesarios para resolver las ecuaciones experimentalmente, ya sea en el laboratorio o en el campo.

Pasos

Método 1 de 4:

Cálculo de la porosidad teóricamente por volúmenes

1. Extraer valores útiles de la información dada. Al calcular la porosidad teóricamente, se le dará una situación de ejemplo que contenga algunos de los valores que necesita. Lea su pregunta con cuidado y busque valores como el volumen total (

V t

$Vermont$ ), volumen sólido (

V s

$Vs$ ), y poro volumen (

V pag

$Vicepresidente$ ). Siempre preste mucha atención a las unidades de estos valores.

Ayudará a escribir estos valores por separado. Por ejemplo, si su pregunta proporciona $V t$ $Vermont$ y $V s$ $Vs$ , Usted escribirías:

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

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 2

2. Configurar la ecuación correspondiente. Por definición, porosidad (

PAG t

$Pt$ ) es igual al volumen de poros (

V pag

$Vicepresidente$ ) Dividido por el volumen total (

V t

$Vermont$ ), o

PAG t

$Pt$ =

V pag

$Vicepresidente$ /

V t

$Vermont$ . Tenga en cuenta que esta no es la única ecuación que puede encontrar la porosidad. Si se administran los valores para la densidad elevada y la densidad de partículas en lugar de valores para los volúmenes, debe usar una ecuación diferente.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 3

3. Buscar valores para sus variables de volumen. Es útil tener en cuenta que

V t

$Vermont$ es la suma de volúmenes sólidos y poros, o

V t

$Vermont$ =

V s

$Vs$ +

V pag

$Vicepresidente$ . Esta relación se puede reorganizar para permitirle resolver para la cualquiera de las variables de volumen, siempre y cuando se conocen los otros dos. Por ejemplo, y

V t

$Vermont$ -

V pag

$Vicepresidente$ =

V s

$Vs$ .

Usando los mismos valores que se enumeran en pasos anteriores,

V t

$Vermont$ = 5.00 cm ^ 3 y

V s

$Vs$ = 3.00 cm ^ 3, podemos resolver

V t

$Vermont$ -

V s

$Vs$ =

V pag

$Vicepresidente$ Para encontrar eso

V pag

$Vicepresidente$ = 5.00 cm ^ 3 - 3.00 cm ^ 3 = 2.00 cm ^ 3.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 4

4. Conecte sus variables de volumen conocido en la ecuación de la porosidad. Una vez que haya determinado un valor para

V pag

$Vicepresidente$ y un valor para

V t

$Vermont$ , Puedes conectarlos a la ecuación de porosidad,

PAG t

$Pt$ =

V pag

$Vicepresidente$ /

V t

$Vermont$ . Asegúrese de incluir unidades para

V pag

$Vicepresidente$ y

V t

$Vermont$ . Además, debe asegurarse de que las unidades coinciden, si no, deberá hacer análisis dimensional Para hacerlos coincidir.

Es importante que coincida con las unidades porque la porosidad es un valor sin unidad que generalmente se expresa como un porcentaje. Las unidades de las variables de volumen se cancelarán entre sí por división.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 5

5. Resuelve la ecuación para obtener un valor de porosidad. Ahora que su ecuación está totalmente configurada y tiene los valores apropiados en su lugar, puede resolverse haciendo una aritmética simple. Podría ayudar a tener una calculadora a mano para esta parte.

Dado que la porosidad a menudo se expresa como un porcentaje, una vez que ha encontrado el valor decimal, es común multiplicar este valor en un 100%.

Usando los mismos valores de los ejemplos anteriores, su ecuación se verá similar a esta:

PAG t

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

Si desea expresar ese valor como un porcentaje, lo multiplicará un 100% para producir

PAG t

$Pt$ = 40%.

Método 2 de 4:

Cálculo de la porosidad teóricamente por densidades

1. Asumir la densidad de partículas ( PAGD { DisplayStyle PD} $Pd$ ) de tu muestra para ser 2.66 g / (cm ^ 3). La densidad de partículas de una muestra es igual a la masa de la muestra dividida por volumen de la muestra. Cuando se trata de muestras de suelo, la densidad de partículas promedio del suelo es 2.66 g / (cm ^ 3). Por esa razón, se supone que este valor es la densidad de partículas de cualquier muestra de suelo, a menos que se especifique lo contrario.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 7

2. Usa la relación entre volumen y densidad para derivar su ecuación. Dado que la densidad se define como la masa por volumen, y la porosidad es una comparación del volumen del poro al volumen total, es posible expresar la porosidad en términos de densidad también. El resultado es la ecuación

PAG t

$Pt$ = (1 -

PAG B

$Pb$ /

PAG D

$Pd$ ) dónde

PAG t

$Pt$ es tu porosidad,

PAG B

$Pb$ es la densidad a granel, y

PAG D

$Pd$ es la densidad de partículas de la muestra.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 8

3. Encuentra tu PAGB { DisplayStyle PB} $Pb$ valor. La

PAG B

$Pb$ Se le dará valor en una pregunta directa. Si no se da el valor, se le puede dar otros valores, como la masa seca de la muestra y el volumen de la muestra. En este caso, dividiría la masa seca de la muestra por el volumen de la muestra para encontrar su densidad a granel, o

PAG B

$Pb$ .

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 9

4. Resuelva la ecuación insertando los valores de densidad apropiados. Ahora que has obtenido valores para

PAG B

$Pb$ y

PAG D

$Pd$ , Puedes resolver

PAG t

$Pt$ . Tenga en cuenta que el valor obtenido dividiendo

PAG B

$Pb$ por

PAG D

$Pd$ Siempre debe ser inferior a 1, por lo tanto la ecuación

PAG t

$Pt$ = (1 -

PAG B

$Pb$ /

PAG D

$Pd$ ) Nunca debe dar una respuesta negativa. Si lo hace, probablemente dividió

PAG D

$Pd$ por

PAG B

$Pb$ , que es incorrecto.

Esta ecuación le dará un valor decimal para la porosidad. Para expresar la porosidad como porcentaje, simplemente multiplica ese decimal por el 100%. Por ejemplo, 0.41 x 100% = 41%.

Método 3 de 4:

Cálculo de la porosidad experimentalmente por saturación

1. Medir el volumen de su muestra. Puede medir el volumen directamente si su muestra llena exactamente un contenedor con un volumen conocido. También puede transferir la muestra a un contenedor, como un vaso de precipitados medido para medir el volumen. Si no puede medir el volumen directamente, puede calcular el volumen matemáticamente.

Tenga en cuenta que la transferencia de la muestra de un contenedor a otra puede afectar la porosidad al interrumpir el material.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 11

2. Medir un volumen de agua. No es importante exactamente cuánta agua te mides. Las dos cosas que son importantes en este paso están midiendo más agua de las que deberá saturar su muestra, y escribir exactamente la cantidad de agua que comenzó con. Esta es la única forma en que puedes saber cuánto usaste.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 12

3. Saturar la muestra con agua. Este es un paso fácil, pero puede complicado. Quieres agregar suficiente agua para que todos los poros en su muestra estén llenos, pero no desea agregar ningún agua adicional. Si bien es importante acercarse lo más posible, ya que puede saturar exactamente la muestra, habrá cierto grado de error. Obtenga el nivel de agua lo más cerca posible del nivel de superficie de su nivel de muestra sólida posible.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 13

4. Registre el volumen de agua utilizada. Para hacer esto, deberá restar el volumen de agua que quede del volumen de agua que comenzó con. Esto te dejará con el volumen de agua que se derramó. El volumen de agua que usó es (aproximadamente) igual al volumen de poros de su muestra.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 14

5. Configure la ecuación para resolver por porosidad con volumen. Ahora que tienes el volumen de tu muestra (

V s

$Vs$ ) y el volumen de poros (

V pag

$Vicepresidente$ ), puede agregarlos juntos para obtener un volumen total (

V t

$Vermont$ ). Ahora es posible utilizar la ecuación

PAG t

$Pt$ = (

V pag

$Vicepresidente$ /

V t

$Vermont$ ) x 100% para encontrar tu porosidad (

PAG t

$Pt$ ).

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 15

6. Haz los cálculos para encontrar la porosidad de tu muestra. Ingrese los valores apropiados en la ecuación. Asegúrese de realizar un seguimiento de sus unidades y asegurarse de que cancelen adecuadamente, ya que la porosidad es un valor sin unidad. Una calculadora puede ser útil para este paso, también.

Método 4 de 4:

Cálculo de la porosidad en el campo tomando muestras de núcleo

1. Sature el área que desea probar. Una buena manera de hacerlo es colocar un anillo de acero pre-pesado (como uno con un diámetro de 7 centímetros (2.8 en) y una altura de 10 centímetros (3.9 in)) en el suelo donde le gustaría tomar una muestra y llenarlo con agua. Permita que el agua se siente en el anillo durante la noche, o hasta que sea absorbido por el suelo. Esto hará que sea más fácil recoger su muestra.

Puede encontrar anillos de acero pre-pesados en tiendas de mejoras para el hogar y en línea.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 17

2. Conduce el anillo de acero al suelo. Use un bloque de madera y un martillo para conducir el anillo hacia abajo en el suelo. El suelo dentro del anillo se conoce como una muestra de núcleo o núcleo. El anillo protege la muestra del núcleo de ser perturbado durante la recolección.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 18

3. Cavar alrededor del anillo de acero. Use una pala y otras herramientas de excavación para cavar cuidadosamente alrededor del anillo de acero. No quieres molestar el suelo dentro del anillo. Cortar cualquier raíz desde la parte inferior del anillo.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 19

4. Quitar el anillo. Una vez que haya eliminado el suelo alrededor del anillo, puede quitar el anillo y la muestra del orificio. Mantenga la muestra del núcleo dentro del anillo y no lo moleste. Tenga cuidado de no perder ninguna de las muestras al moverla.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 20

5. Registre la masa saturada de su muestra. Ponga el anillo en un recipiente grande y claro. Agregue agua hasta que la muestra en el anillo esté completamente saturada y no pueda contener más agua. Pesar la muestra en el anillo de acero. Restar de ese valor la masa del anillo de acero. Esto te dejará con la masa saturada de tu muestra.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 21

6. Registre el volumen de su muestra. El volumen de su muestra será el mismo que el volumen de su anillo. Dado que su anillo es un cilindro, para calcular el volumen Multiplicará la altura del cilindro por el radio cuadrado (el radio es la distancia desde el centro del círculo hasta el borde), y luego multiplique que por PI (a menudo redondeado a 3.14). Si no conoce el radio, puede medir a través de la parte superior del cilindro en su punto más ancho y dividir esa medida por dos.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 22

7. Transfiere el suelo a un recipiente seguro de horno. Asegúrese de preselear el recipiente y anotar la masa del contenedor (

metro C

$mc$ ). Si planea usar un horno de microondas para secar su muestra, asegúrese de que su contenedor no tenga metal y que sea seguro de microondas.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 23

8. Seca tu muestra. Si está utilizando un microondas, 10 minutos en alto debe ser suficiente para secar su muestra. Esto asegura que todos los poros en la muestra se han aclarado de agua. También puede secar la muestra en un horno convencional a una temperatura de 105 grados Celsius, o 221 grados Fahrenheit, durante al menos 2 horas.Aunque todavía están llenos de aire, esto no afectará la masa de la muestra.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 24

9. Pese su muestra seca en el plato para encontrar su masa total ( metrot { DisplayStyle MT} $monte$ ). Recuerda que este valor no es la masa de su muestra. Es la masa de su muestra más la masa de su contenedor. No utilice este valor para calcular la porosidad.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 25

10. Sustraer metroC { DisplayStyle MC} $mc$ de

metrot { DisplayStyle MT} $monte$ Para encontrar la masa seca de su muestra (

metroD { DisplayStyle MD} $Maryland$ ). Para encontrar el peso seco de su muestra, simplemente puede restar la masa inicial del contenedor de la masa final del contenedor más la muestra. Asegúrese de que el número que obtiene tiene sentido. Por ejemplo, no tendrá un valor negativo para la masa. Si lo haces, esto es incorrecto y deberías solucionar tus matemáticas.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 26

11. Calcule la masa de agua en la muestra saturada. Restar la masa seca (

metro D

$Maryland$ ) De la masa saturada (

metro s

$Sra$ ). La diferencia será la masa de agua (

metro w

$mw$ ). De nuevo, la masa seca debe ser más pequeña que la masa saturada.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 27

12. Convertir la masa de agua al volumen de poro de su muestra. Por definición, un gramo de agua es igual a un centímetro cúbico del agua. Esto significa que la masa de su agua en gramos es igual al volumen de agua en centímetros cúbicos. Dado que su muestra estaba saturada, todos los poros están llenos de agua, por lo tanto, el volumen del poro es igual al volumen de agua presente en la muestra saturada.

Imagen titulada Calcular porosidad Paso 28

13. Divide el volumen del poro por el volumen total de su muestra. Esto producirá un número decimal que sea más pequeño que uno. Multiplica ese número en un 100%. El resultado es la porosidad de su muestra expresada como un porcentaje.

Consejos

Tomar muestras múltiples en el campo. Esto ayudará a reducir el error en sus medidas.

Si está transfiriendo la muestra del campo a otra ubicación para su análisis, selélica en una bolsa de plástico.

También hay programas de software como RESRAD que puede ayudar a determinar la porosidad, sin embargo, están más allá del alcance de este artículo.

La densidad de las gruesas y la densidad de partículas también se pueden encontrar experimentalmente para calcular la porosidad. La densidad a granel se encuentra dividiendo la masa seca por el volumen de la muestra. A menudo se puede asumir la densidad de partículas 2.66 g / (cm ^ 3).

Advertencias

Los instrumentos utilizados para tomar medidas también afectarán el grado de error en la medición. El fino sintonizado un instrumento es, menos error. Sin embargo, tenga en cuenta que todos los instrumentos tienen sus límites.

El error humano está presente en todas las mediciones experimentales hasta cierto punto.

Interrumpir la muestra puede causar un cambio en la porosidad de la muestra mediante la compacta o separación de partículas. Tratar con cuidado.