So berechnen sie die porosität

Porosität ist der Wert, der verwendet wird, um zu beschreiben, wie viel leer oder ungültig ist, in einer bestimmten Probe vorhanden ist. Dieses Attribut wird häufig in Bezug auf den Boden gemessen, da für Pflanzen geeignete Porositätsniveaus erforderlich sind, um zu wachsen. Die Porosität kann theoretisch mit Gleichungen und gegebenen Werten theoretisch berechnet werden, was der Fall ist, wenn Sie mit Prüfungsfragen konfrontiert sind. Die Porosität kann auch bestimmt werden, indem die Werte gefunden werden, die erforderlich sind, um die Gleichungen experimentell zu lösen, entweder im Labor oder im Feld.

Schritte

Methode 1 von 4:
Rechnerung der Porosität theoretisch durch Volumes
  1. Bildtitel Berechnen Sie Porosität Schritt 1
1. Extrahieren Sie nützliche Werte aus den angegebenen Informationen. Bei der Berechnung der Porosität theoretisch erhalten Sie eine beispielhafte Situation, die einige der von Ihnen benötigten Werte enthält. Lesen Sie Ihre Frage sorgfältig durch und suchen Sie nach Werten, z. B. Gesamtvolumen (VT{ displaystyle vt}Vt), festes Volumen (VS{ displaystyle vs}Vs) und Porenvolumen (VP{ displaystyle vp}VP). Beachten Sie immer die Einheiten dieser Werte.
  • Es wird helfen, diese Werte separat auszuschreiben. Wenn Sie beispielsweise Ihre Frage anbietet VT{ displaystyle vt}Vt und VS{ displaystyle vs}Vs, Sie würden schreiben:
  • VT{ displaystyle vt}Vt = 5.00 cm ^ 3
  • VS{ displaystyle vs}Vs = 3.00 cm ^ 3
  • Bildtitel Berechnung Porosität Schritt 2
    2. Richten Sie die entsprechende Gleichung ein. Per Definition, Porosität (PT{ displaystyle pt}Pt) ist gleich dem Porenvolumen (VP{ displaystyle vp}VP) geteilt durch das Gesamtvolumen (VT{ displaystyle vt}Vt), oder PT{ displaystyle pt}Pt Hat VP{ displaystyle vp}VP/VT{ displaystyle vt}Vt. Denken Sie daran, dass dies nicht die einzige Gleichung ist, die Porosität finden kann. Wenn Werte für die Bulkdichte und die Partikeldichte als Werte für Volumes angegeben sind, sollten Sie eine andere Gleichung verwenden.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porosität Schritt 3
    3. Finden Sie Werte für Ihre Volume-Variablen. Es ist hilfreich, daran zu denken VT{ displaystyle vt}Vt ist die Summe der Fest- und Porenvolumina oder VT{ displaystyle vt}Vt Hat VS{ displaystyle vs}Vs + VP{ displaystyle vp}VP. Diese Beziehung kann neu angeordnet werden, damit Sie für die gesamte Volumenvariablen lösen können, solange die anderen beiden bekannt sind. Zum Beispiel und VT{ displaystyle vt}Vt - VP{ displaystyle vp}VP Hat VS{ displaystyle vs}Vs.
  • Verwenden Sie die gleichen Werte wie in den vorhergehenden Schritten aufgeführt, VT{ displaystyle vt}Vt = 5.00 cm ^ 3 und VS{ displaystyle vs}Vs = 3.00 cm ^ 3, wir können lösen VT{ displaystyle vt}Vt - VS{ displaystyle vs}Vs Hat VP{ displaystyle vp}VP das zu finden VP{ displaystyle vp}VP = 5.00 cm ^ 3 - 3.00 cm ^ 3 = 2.00 cm ^ 3.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porosität Schritt 4
    4. Stecken Sie Ihre bekannten Volumenvariablen in die Porositätsgleichung. Sobald Sie einen Wert ermittelt haben VP{ displaystyle vp}VP und ein Wert für VT{ displaystyle vt}Vt, Sie können sie in die Porositätsgleichung anschließen, PT{ displaystyle pt}Pt Hat VP{ displaystyle vp}VP/VT{ displaystyle vt}Vt. Stellen Sie sicher, dass Sie Einheiten für einschließen VP{ displaystyle vp}VP und VT{ displaystyle vt}Vt. Sie sollten auch sicher sein, dass die Einheiten übereinstimmen, wenn nicht, müssen Sie dies tun Dimensionsanalyse um sie zusammenzubringen.
  • Es ist wichtig, die Einheiten anzupassen, da die Porosität ein uneinheitsfreier Wert ist, der in der Regel als Prozentsatz ausgedrückt wird. Die Einheiten von den Volume-Variablen werden sich von der Abteilung aufheben.
  • Bildtitel Berechnung Porosität Schritt 5
    5. Lösen Sie die Gleichung, um einen Porositätswert zu erhalten. Jetzt, da Ihre Gleichung vollständig eingerichtet ist und die entsprechenden Werte anstelle hat, können Sie durch einfache Arithmetik lösen. Es könnte helfen, einen Rechner für diesen Teil handlich zu haben.
  • Da die Porosität oft als Prozent ausgedrückt wird, sobald Sie den Dezimalwert gefunden haben, ist es üblich, diesen Wert um 100% zu multiplizieren.
  • Mit den gleichen Werten aus den obigen Beispielen wird Ihre Gleichung ähnlich aussehen:
  • PT{ displaystyle pt}Pt = 2.00 cm ^ 3/5.00 cm ^ 3 = 0.400.
  • Wenn Sie diesen Wert in Prozent ausdrücken möchten, multiplizieren Sie es mit 100%, um zu ergeben PT{ displaystyle pt}Pt = 40%.
    • Methode 2 von 4:
    Berechnen der Porosität theoretisch durch Dichten
    1. Bildtitel Berechnung Porosität Schritt 6
    1. Annehmen die Partikeldichte ( PD { displaystyle pd}PD) Ihrer Probe zu 2.66 g / (cm ^ 3). Die Partikeldichte einer Probe ist gleich der Masse der Probe, die durch Volumen der Probe geteilt ist. Beim Umgang mit Bodenproben ist die durchschnittliche Teilchendichte des Bodens 2.66 g / (cm ^ 3). Aus diesem Grund wird dieser Wert angenommen, dass dieser Wert die Partikeldichte jeder Bodenprobe ist, sofern nicht anders angegeben.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porosität Schritt 7
    2. Verwenden Sie die Beziehung zwischen Volumen und Dichte, um Ihre Gleichung abzuleiten. Da die Dichte als Masse pro Volumen definiert ist und die Porosität ein Vergleich des Porenvolumens bis zum Gesamtvolumen ist, ist es möglich, die Porosität auch in Bezug auf die Dichte auszudrücken. Das Ergebnis ist die Gleichung PT{ displaystyle pt}Pt = (1 - PB{ displaystyle pb}Pb/PD{ displaystyle pd}PD) wo PT{ displaystyle pt}Pt ist deine Porosität, PB{ displaystyle pb}Pb ist die Schüttgutdichte und PD{ displaystyle pd}PD ist die Partikeldichte der Probe.
  • Bildtitel Berechnung Porosität Schritt 8
    3. Finde deinen PB { displaystyle pb}Pb Wert. Das PB{ displaystyle pb}Pb Der Wert wird Ihnen in einer unkomplizierten Frage gegeben. Wenn der Wert nicht angegeben ist, können Sie andere Werte wie die trockene Masse der Probe und das Datenträger der Probe erhalten. In diesem Fall teilen Sie die trockene Masse der Probe durch das Probenvolumen auf, um Ihre Schüttdichte zu finden, oder PB{ displaystyle pb}Pb.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritt 9
    4. Lösen Sie die Gleichung, indem Sie die entsprechenden Dichtewerte einfügen. Jetzt haben Sie Werte für erhalten PB{ displaystyle pb}Pb und PD{ displaystyle pd}PD, Sie können sich lösen PT{ displaystyle pt}Pt. Beachten Sie, dass der Wert, der durch Teilen erhalten wird PB{ displaystyle pb}Pb durch PD{ displaystyle pd}PD sollte immer weniger als 1 sein, also die Gleichung PT{ displaystyle pt}Pt = (1 - PB{ displaystyle pb}Pb/PD{ displaystyle pd}PD) sollte niemals eine negative Antwort ergeben. Wenn es das tut, geteilt Sie wahrscheinlich PD{ displaystyle pd}PD durch PB{ displaystyle pb}Pb, was ist falsch.
  • Diese Gleichung gibt Ihnen einen Dezimalwert für die Porosität. Porosität als Prozent auszudrücken, multiplizieren Sie das Dezimalfach um 100% einfach. Zum Beispiel 0.41 x 100% = 41%.
    • Methode 3 von 4:
    Berechnen der Porosität experimentell durch Sättigung
    1. Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritt 10
    1. Messen Sie das Volumen Ihrer Probe. Sie können das Volume direkt messen, wenn Ihre Probe einen Behälter genau mit einem bekannten Volume füllt. Sie können die Probe auch in einen Behälter übertragen, z. B. ein vormessendes Becherglas, um das Volumen zu messen. Wenn Sie das Volume nicht direkt messen können, können Sie Berechnen Sie das Volumen mathematisch.
    • Beachten Sie, dass das Übertragen der Probe von einem Behälter auf einen anderen die Porosität beeinflussen kann, indem das Material stört.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritt 11
    2. Messen Sie ein Wasservolumen. Es ist nicht wichtig, wie viel Wasser Sie messen. Die beiden in diesem Schritt wichtigen Dinge, die in diesem Schritt wichtig sind, messen mehr Wasser, als Sie Ihre Probe sättigen müssen, und das Schreiben genau, wie viel Wasser Sie angefangen haben. Nur so können Sie wissen, wie viel Sie verwendet haben.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritt 12
    3. Sättigen Sie die Probe mit Wasser. Dies ist ein einfacher Schritt, kann aber schwierig sein. Sie möchten genug Wasser hinzufügen, damit alle Poren in Ihrer Probe gefüllt sind, aber Sie möchten kein zusätzliches Wasser hinzufügen. Während es wichtig ist, so nah wie möglich zu sein, um die Probe genau zu sättigen, wird es ein gewisses Maß an Fehler geben. Holen Sie sich den Wasserstand so nahe an der Oberflächenhöhe Ihres soliden Sample-Niveaus wie möglich.
  • Bildtitel Berechnung Porositätsschritt 13
    4. Notieren Sie das verwendete Volumen des verwendeten Wassers. Dazu müssen Sie das Wasservolumen subtrahieren, das von dem Wasservolumen, mit dem Sie angefangen haben. Dies wird Sie mit dem Wasservolumen verlassen, das ausgegossen wurde. Das von Ihnen verwendete Wasservolumen ist (ungefähr) gleich dem Porenvolumen Ihrer Probe.
  • Bildtitel Berechnen von Porositätsschritt 14
    5. Richten Sie die Gleichung auf, um die Porosität mit Volumen zu lösen. Nun, da Sie das Volumen Ihrer Probe haben (VS{ displaystyle vs}Vs) und das Porenvolumen (VP{ displaystyle vp}VP), Sie können sie zusammen hinzufügen, um das Gesamtvolumen zu erhalten (VT{ displaystyle vt}Vt). Es ist jetzt möglich, die Gleichung zu verwenden PT{ displaystyle pt}Pt = ((VP{ displaystyle vp}VP/VT{ displaystyle vt}Vt) x 100%, um Ihre Porosität zu finden (PT{ displaystyle pt}Pt).
  • Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritt 15
    6. Finden Sie die Berechnungen, um die Porosität Ihrer Probe zu finden. Geben Sie die entsprechenden Werte in die Gleichung ein. Stellen Sie sicher, dass Sie Ihre Einheiten verfolgen, und stellen Sie sicher, dass sie angemessen stornieren, da Porosität ein uneinheitsfreier Wert ist. Ein Taschenrechner könnte für diesen Schritt auch praktisch sein, auch.
    • Methode 4 von 4:
    Berechnen der Porosität im Feld, indem Sie Kernproben nehmen
    1. Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritt 16
    1. Sättigen Sie den Bereich, den Sie probieren möchten. Eine gute Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, einen vorgewogenen Stahlring (z. B. eines mit einem Durchmesser von 7 Zentimeter (2) zu platzieren.8 in) und eine Höhe von 10 Zentimetern (3.9 in)) auf dem Boden, an dem Sie eine Probe nehmen möchten, und es mit Wasser füllen möchten. Lassen Sie das Wasser über Nacht im Ring sitzen, oder bis es vom Boden absorbiert wird. Dies erleichtert das Sammeln Ihrer Probe.
    • Sie finden vorgewogene Stahlringe in Home-Verbesserungsgeschäften und online.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritte 17
    2. Fahren Sie den Stahlring in den Boden. Verwenden Sie einen Holzblock und einen Hammer, um den Ring in den Boden zu fahren. Der Boden im Ring wird als Kern- oder Kernprobe bezeichnet. Der Ring schützt, dass die Kernprobe während der Sammlung gestört wird.
  • Bildtitel Calculate Porositätsschritt 18
    3. Daum um den Stahlring ausgraben. Verwenden Sie einen Spaten und andere Grabwerkzeuge, um den Stahlring sorgfältig zu graben. Sie möchten den Boden nicht in den Ring stören. Schneiden Sie alle Wurzeln von der Unterseite des Rings ab.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritt 19
    4. Den Ring entfernen. Wenn Sie den Boden um den Ring gelöscht haben, können Sie den Ring und die Probe aus dem Loch entfernen. Halten Sie die Kernprobe im Ring und stören Sie es nicht. Achten Sie darauf, dass Sie keine der Probe verlieren, wenn Sie es bewegen.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritt 20
    5. Notieren Sie die gesättigte Masse Ihrer Probe. Setzen Sie den Ring in einen großen, klaren Container. Fügen Sie Wasser hinzu, bis die Probe im Ring vollständig gesättigt ist und kein Wasser mehr halten kann. Wiegen Sie die Probe im Stahlring. Subtrahieren Sie von diesem Wert die Masse des Stahlrings. Dies wird Sie mit der gesättigten Masse Ihrer Probe verlassen.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritt 21
    6. Notieren Sie das Volumen Ihrer Probe. Das Volumen Ihrer Probe ist derselbe wie das Volumen Ihres Rings. Da ist dein Ring ein Zylinder, zu Berechnen Sie das Volumen Sie multiplizieren die Höhe des Zylinders durch den Radiusquadius (der Radius ist der Abstand von der Mitte des Kreises an der Kante) und multiplizieren Sie dann mit PI (oft auf 3 abgerundet.14). Wenn Sie den Radius nicht kennen, können Sie an seinem breitesten Punkt über die Oberseite des Zylinders messen und diese Messung durch zwei Teilen.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritt 22
    7. Den Boden auf einen Ofenbehälter übertragen. Stellen Sie sicher, dass Sie den Behälter vorgenauen und die Masse des Behälters aufschreiben (MC{ displaystyle mc}Mc). Wenn Sie planen, einen Mikrowellenherd zu verwenden, um Ihre Probe zu trocknen, stellen Sie sicher, dass Ihr Container kein Metall hat und Mikrowellen sicher ist.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritt 23
    8. Trocknen Sie Ihre Probe. Wenn Sie eine Mikrowelle verwenden, sollten 10 Minuten auf hohem Hoch ausreichen, um Ihre Probe auszulösen. Dies stellt sicher, dass alle Poren in der Probe auf Wasser gelöscht wurden. Sie können die Probe auch in einem herkömmlichen Ofen bei einer Temperatur von 105 Grad Celsius oder 221 Grad Fahrenheit für mindestens 2 Stunden trocknen.Obwohl sie noch voller Luft sind, wirkt sich dies nicht auf die Masse der Probe aus.
  • Bildtitel Berechnung Porositätsschritt 24
    9. Wiegen Sie Ihre getrocknete Probe in der Teller, um Ihre Gesamtmasse zu finden ( MT { displaystyle mt}mt). Denken Sie daran, dass dieser Wert nicht die Masse Ihrer Probe ist. Es ist die Masse Ihrer Probe sowie die Masse Ihres Containers. Verwenden Sie diesen Wert nicht, um die Porosität zu berechnen.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritt 25
    10. Subtrahieren MC { displaystyle mc}Mc von MT { displaystyle mt}mt um die trockene Masse Ihrer Probe zu finden (MD { displaystyle md}Md). Um das Trockengewicht Ihrer Probe zu finden, können Sie die Anfangsmasse des Behälters einfach von der Endmasse des Containers plus der Probe subtrahieren. Stellen Sie sicher, dass die Nummer, die Sie bekommen, Sinn macht. Sie haben beispielsweise keinen negativen Wert für die Masse. Wenn Sie dies tun, ist dies falsch und Sie sollten Ihre Mathematik anmelden.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritt 26
    11. Berechnen Sie die Wassermasse in der gesättigten Probe. Subtrahieren Sie die trockene Masse (MD{ displaystyle md}Md) aus der gesättigten Masse (MS{ displaystyle ms}Frau). Der Unterschied ist die Masse des Wassers (MW{ displaystyle mw}mw). Wieder sollte die trockene Masse kleiner sein als die gesättigte Masse.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritt 27
    12. Konvertieren Sie die Wassermasse in das Porenvolumen Ihrer Probe. Per Definition ist ein Gramm Wasser gleich einem kubischen Zentimeter von Wasser. Dies bedeutet, dass die Masse Ihres Wassers in Gramm dem Wasservolumen in kubischen Zentimetern gleich ist. Da Ihre Probe gesättigt war, sind alle Poren mit Wasser gefüllt, daher ist das Porenvolumen gleich dem in der gesättigten Probe vorhandenen Wasservolumen.
  • Bildtitel Berechnen Sie Porositätsschritt 28
    13. Teilen Sie das Porenvolumen durch das Gesamtvolumen Ihrer Probe auf. Dies führt zu einer Dezimalzahl, die kleiner ist als eins. Multiplizieren Sie diese Zahl um 100%. Das Ergebnis ist die Porosität Ihrer Probe, die in Prozent ausgedrückt wird.

    • Tipps

    Machen Sie mehrere Proben auf dem Feld. Dadurch wird der Fehler in Ihren Messungen reduziert.
  • Wenn Sie die Probe von dem Feld an einen anderen Ort zur Analyse übertragen, verschließen Sie es in einer Plastiktüte.
  • Es gibt auch Software-Programme wie Readrad, die bei der Ermittlung der Porosität helfen können, jedoch sind sie jedoch außerhalb des Geltungsbereichs dieses Artikels.
  • Die Bulkdichte und die Partikeldichte können auch experimentell gefunden werden, um die Porosität zu berechnen. Die Bulkdichte wird gefunden, indem die trockene Masse durch das Probenvolumen teilt. Die Partikeldichte kann oft als 2 angenommen werden.66 g / (cm ^ 3).

    • Warnungen

    Die zur Messung verwendeten Instrumente beeinflussen auch den Fehlergrad in der Messung. Der feinere Tuned ein Instrument ist, desto weniger Fehler. Denken Sie jedoch daran, dass alle Instrumente ihre Grenzen haben.
  • Der menschliche Fehler ist in allen experimentellen Messungen in einem gewissen Grad vorhanden.
  • Die Unterbrechung der Probe kann zu einer Änderung der Porosität der Probe durch Verdichten oder Trennen von Partikeln führen. Mit Vorsicht behandeln.

    • Dinge, die du brauchen wirst

    • Rechnerung der Porosität theoretisch durch Volumes
    • Taschenrechner
  • Berechnen der Porosität experimentell durch Sättigung
  • Stichprobe
  • Probenbehälter
  • Wasser
  • Wasserbehälter
  • Berechnen der Porosität im Feld, indem Sie Kernproben nehmen
  • Stahlring
  • Hammer und Block
  • Spaten
  • Rahmen
  • Backofen oder Mikrowelle
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