Inhalt

• Schreiten
• Methode 1 von 4: Porosität theoretisch nach Volumen bestimmen
• Methode 4 von 4: Berechnen Sie die Porosität im Feld, indem Sie Kernproben entnehmen
• Tipps
• Warnungen
• Notwendigkeiten

Porosität oder Porosität ist der Wert, der verwendet wird, um zu beschreiben, wie viel Leerraum in einer bestimmten Probe vorhanden ist. Diese Eigenschaft wird üblicherweise in Bezug auf den Boden gemessen, da für das Wachstum der Pflanzen der richtige Porositätsgrad erforderlich ist. Die Porosität kann theoretisch anhand von Gleichungen und vorgegebenen Werten berechnet werden, was bei Prüfungsfragen der Fall ist. Die Porosität kann auch bestimmt werden, indem die Werte ermittelt werden, die zur experimentellen Lösung der Gleichungen erforderlich sind, entweder im Labor oder vor Ort.

Schreiten

Methode 1 von 4: Porosität theoretisch nach Volumen bestimmen

1. Extrahieren Sie nützliche Werte aus den angegebenen Informationen. Wenn Sie die Porosität theoretisch berechnen, erhalten Sie eine Beispielsituation, die einige der benötigten Werte enthält. Lesen Sie Ihre Frage sorgfältig durch und suchen Sie nach Werten wie dem Gesamtvolumen (${ displaystyle Vt}$Stellen Sie die richtige Gleichung auf. Per Definition Porosität (${ displaystyle Pt}$Finden Sie Werte für Ihre Volumenvariablen. Es ist hilfreich, dies zu berücksichtigen ${ displaystyle Vt}$Wenden Sie die bekannten Volumenvariablen auf die Porositätsgleichung an. Sobald Sie einen Wert dafür haben ${ displaystyle Vp}$Lösen Sie die Gleichung, um die Porosität zu bestimmen. Nachdem Ihre Gleichung vollständig ist und Sie die richtigen Werte haben, können Sie sie mit einer einfachen Berechnung lösen. Es kann hilfreich sein, einen Taschenrechner für diesen Teil zur Hand zu haben.
   • Da die Porosität häufig als Prozentsatz ausgedrückt wird, ist es üblich, diesen Wert mit 100% zu multiplizieren, sobald Sie den Dezimalwert gefunden haben.
   • Wenn Sie dieselben Werte aus den obigen Beispielen verwenden, sieht Ihre Gleichung ungefähr so ​​aus:
     • ${ displaystyle Pt}$Angenommen, die Teilchendichte (P. P.d{ displaystyle Pd}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 mit dem Gesamtvolumen ist, ist es möglich, die Porosität auch in Bezug auf die Dichte auszudrücken. Das Ergebnis ist der Vergleich${ displaystyle Pt}$Bestimmen Sie den Wert von P. P.b{ displaystyle Pb}Lösen Sie die Gleichung, indem Sie die richtigen Dichtewerte einfügen. Jetzt haben Sie die Werte für ${ displaystyle Pb}$Mit dem Volumen Ihrer Probe. Sie können das Volumen direkt messen, wenn Ihre Probe einen Behälter mit einem bekannten Volumen genau füllt. Sie können die Probe auch in eine Flasche oder einen Becher wie einen Messbecher umfüllen, um das Volumen zu messen. Wenn Sie das Volumen nicht direkt messen können, können Sie das Volumen mathematisch berechnen.
       • Beachten Sie, dass das Übertragen der Probe von einem Behälter in einen anderen die Porosität beeinträchtigen kann, indem das Material gestört wird.
     • Messen Sie ein Wasservolumen ab. Es ist nicht wichtig, wie viel Wasser Sie genau messen. Die beiden Dinge, die in diesem Schritt wichtig sind, sind das Messen von mehr Wasser als Sie benötigen, um Ihre Probe zu sättigen, und das Aufzeichnen der Wassermenge, mit der Sie begonnen haben. Nur so können Sie feststellen, wie viel Sie verwendet haben.
     • Sättigen Sie die Testprobe mit Wasser. Dies ist ein einfacher Schritt, kann aber schwierig sein. Sie müssen genügend Wasser hinzufügen, um alle Poren in Ihrer Probe zu füllen, aber Sie sollten nicht zu viel Wasser hinzufügen. Während es wichtig ist, die Probe so nahe wie möglich an die Sättigung heranzuführen, gibt es eine gewisse Fehlerquote. Stellen Sie den Wasserstand so nah wie möglich an die Oberfläche Ihres festen Probenstandes.
     • Notieren Sie das Volumen des verwendeten Wassers. Subtrahieren Sie die verbleibende Wassermenge von der Wassermenge, mit der Sie begonnen haben. Auf diese Weise bleibt das abgefüllte Wasservolumen erhalten. Das von Ihnen verwendete Wasservolumen entspricht (ungefähr) dem Porenvolumen Ihrer Probe.
     • Stellen Sie die Gleichung auf, um die Porosität mit einem bekannten Volumen zu berechnen. Jetzt haben Sie das Volumen Ihrer Probe (${ displaystyle Vs}$Führen Sie die Berechnungen durch, um die Porosität Ihrer Probe zu ermitteln. Geben Sie die richtigen Werte in die Gleichung ein. Stellen Sie sicher, dass Sie Ihre Einheiten im Auge behalten und dass sie ordnungsgemäß gelöscht werden, da die Porosität ein Wert ohne Einheit ist. In diesem Schritt kann auch ein Taschenrechner hilfreich sein.

Methode 4 von 4: Berechnen Sie die Porosität im Feld, indem Sie Kernproben entnehmen

1. Sättigen Sie den Bereich, den Sie abtasten möchten. Eine gute Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, einen Stahlring mit bekanntem Gewicht (z. B. einen Ring mit einem Durchmesser von 7 cm und einer Höhe von 10 cm) auf den Boden zu legen, auf dem Sie eine Probe entnehmen und mit Wasser füllen möchten Das Wasser sitzt über Nacht im Ring oder bis es vom Boden aufgenommen wird. Dies erleichtert das Sammeln Ihrer Probe.
   • Sie finden Stahlringe mit festem Gewicht in Baumärkten und online.
2. Schieben Sie den Stahlring in den Boden. Den Ring mit einem Holzblock und einem Hammer in den Boden einarbeiten. Der Boden innerhalb des Rings wird als Kern oder Kernprobe bezeichnet. Der Ring schützt die Kernprobe vor Störungen während der Entnahme.
3. Grabe um den Stahlring herum. Graben Sie vorsichtig mit einer Schaufel und anderen Grabwerkzeugen um den Stahlring. Sie wollen den Boden im Ring nicht stören. Schneiden Sie alle Wurzeln vom Boden des Rings ab.
4. Entfernen Sie den Ring. Sobald Sie den Boden um den Ring herum geräumt haben, können Sie den Ring und das Monster aus dem Loch holen. Bewahren Sie die Kernprobe im Ring auf und stören Sie sie nicht. Achten Sie darauf, keine Monster zu verlieren, während Sie sich bewegen.
5. Notieren Sie die gesättigte Masse Ihrer Probe. Legen Sie den Ring in einen großen, durchsichtigen Behälter. Fügen Sie Wasser hinzu, bis die Probe im Ring vollständig gesättigt ist und kein Wasser mehr enthalten kann. Wiegen Sie die Probe im Stahlring. Subtrahieren Sie die Masse des Stahlrings von diesem Wert. Dies hinterlässt die gesättigte Masse der Probe.
6. Notieren Sie das Volumen Ihrer Probe. Das Volumen Ihrer Probe entspricht dem Volumen Ihres Rings. Da Ihr Ring ein Zylinder ist, multiplizieren Sie zur Berechnung des Volumens die Höhe des Zylinders mit dem Quadratradius (der Radius ist der Abstand vom Mittelpunkt des Kreises zur Kante) und multiplizieren diesen dann mit pi (häufig) gerundet auf 3.14).Wenn Sie den Radius nicht kennen, können Sie die Oberseite des Zylinders an seiner breitesten Stelle messen und in zwei Hälften teilen.
7. Bewegen Sie den Boden in einen für den Ofen geeigneten Behälter. Stellen Sie sicher, dass Sie den Behälter vorher und die Masse wiegen (${ displaystyle mc}$Trocknen Sie Ihre Probe. Wenn Sie eine Mikrowelle verwenden, sollten 10 Minuten hoch genug sein, um Ihre Probe zu trocknen. Dies stellt sicher, dass alle Poren in der Probe von Wasser befreit sind. Sie können die Probe auch mindestens zwei Stunden lang in einem herkömmlichen Ofen bei 105 Grad Celsius trocknen. Obwohl es immer noch voller Luft ist, hat es keinen Einfluss auf die Masse der Probe.
8. Wiegen Sie Ihre getrocknete Probe in der Schale, um die Gesamtmasse zu erhalten (mt{ displaystyle mt}Hochziehen mc{ displaystyle mc}Berechnen Sie die Masse des Wassers in der gesättigten Probe. Subtrahieren Sie die Trockenmasse (${ displaystyle md}$Konvertieren Sie die Masse des Wassers in das Porenvolumen Ihrer Probe. Per Definition entspricht ein Gramm Wasser einem Kubikzentimeter Wasser. Dies bedeutet, dass die Masse Ihres Wassers in Gramm dem Wasservolumen in Kubikzentimetern entspricht. Da die Probe gesättigt ist, sind alle Poren mit Wasser gefüllt, so dass das Porenvolumen gleich dem Wasservolumen in der gesättigten Probe ist.
9. Teilen Sie das Porenvolumen durch das Gesamtvolumen Ihrer Probe. Dies gibt eine Dezimalzahl zurück, die kleiner als eins ist. Multiplizieren Sie diese Zahl mit 100%. Das Ergebnis ist die Porosität Ihrer Probe in Prozent.

Tipps

• Nehmen Sie mehrere Proben vor Ort. Dies hilft, Fehler in Ihren Messwerten zu minimieren.
• Wenn Sie die Probe zur Analyse vom Feld an einen anderen Ort bringen, verschließen Sie sie in einer Plastiktüte.
• Es gibt auch Softwareprogramme wie RESRAD, mit denen die Porosität bestimmt werden kann, die jedoch den Rahmen dieses Artikels sprengen.
• Schüttdichte und Teilchendichte können auch experimentell ermittelt werden, um die Porosität zu berechnen. Die Schüttdichte wird durch Teilen der Trockenmasse durch das Probenvolumen ermittelt. Die Teilchendichte beträgt häufig 2,66 g / cm³.

Warnungen

• Die zur Messung verwendeten Instrumente wirken sich auch auf die Fehlerquote der Messung aus. Je feiner ein Instrument gestimmt ist, desto geringer ist die Fehlerquote. Beachten Sie jedoch, dass alle Instrumente ihre Grenzen haben.
• Menschliches Versagen ist in allen experimentellen Messungen zu einem gewissen Grad vorhanden.
• Ein Aufbrechen der Testprobe kann aufgrund der Verdichtung oder Trennung von Partikeln zu einer Änderung der Porosität der Probe führen. Mit Vorsicht fortfahren.

Notwendigkeiten

• Theoretische Berechnung der Porosität zu Volumen
  • Taschenrechner
• Experimentelle Berechnung der Porosität bis zur Sättigung
  • Stichprobe
  • Behälter für Testproben
  • Wasser
  • Wasserbehälter
• Berechnung der Porosität im Feld durch Entnahme von Kernproben
  • Stahlring
  • Hammer und Block
  • Schaufel
  • Rahmen
  • Ofen oder Mikrowelle