Como calcular porosidade

Porosidade é o valor usado para descrever o quanto vazio ou vazio, espaço está presente em uma determinada amostra. Este atributo é comumente medido em relação ao solo, uma vez que os níveis adequados de porosidade são necessários para as plantas crescerem. Porosidade pode ser calculada teoricamente usando equações e valores dados, que é o caso quando você se depara com questões de exame. A porosidade também pode ser determinada encontrando os valores necessários para resolver as equações experimentalmente, seja no laboratório ou no campo.

Passos

Método 1 de 4:
Calculando porosidade teoricamente por volumes
  1. Calcular porosidade Passo 1
1. Extrair valores úteis da informação dada. Ao calcular a porosidade teoricamente, você receberá uma situação de exemplo que contém alguns dos valores que você precisa. Leia sua pergunta cuidadosamente e procure valores como o volume total (VT{ displaystyle vt}Vt), volume sólido (VS{ displaystyle vs}Vs) e volume de poros (VP{ displaystyle vp}Vp). Sempre preste muita atenção às unidades desses valores.
  • Ajudará a escrever esses valores separadamente. Por exemplo, se sua pergunta fornecer VT{ displaystyle vt}Vt e VS{ displaystyle vs}Vs, Você escreveria:
  • VT{ displaystyle vt}Vt = 5.00 cm ^ 3
  • VS{ displaystyle vs}Vs = 3.00 cm ^ 3
  • Imagem intitulada Calcular porosidade Passo 2
    2. Configurar a equação apropriada. Por definição, porosidade (PT{ displaystyle pt}Pt) é igual ao volume de poros (VP{ displaystyle vp}Vp) dividido pelo volume total (VT{ displaystyle vt}Vt), ou PT{ displaystyle pt}Pt = VP{ displaystyle vp}Vp/VT{ displaystyle vt}Vt. Tenha em mente que esta não é a única equação que pode encontrar porosidade. Se os valores forem dados para densidade a granel e densidade de partículas, em vez de valores para volumes, você deve usar uma equação diferente.
  • Imagem intitulada Calcular porosidade Passo 3
    3. Encontre valores para suas variáveis ​​de volume. É útil ter em mente que VT{ displaystyle vt}Vt é a soma de volumes sólidos e poros, ou VT{ displaystyle vt}Vt = VS{ displaystyle vs}Vs + VP{ displaystyle vp}Vp. Essa relação pode ser rearranjada para permitir que você resolva para qualquer uma das variáveis ​​de volume, desde que as outras duas sejam conhecidas. Por exemplo, e VT{ displaystyle vt}Vt - VP{ displaystyle vp}Vp = VS{ displaystyle vs}Vs.
  • Usando os mesmos valores listados em etapas anteriores, VT{ displaystyle vt}Vt = 5.00 cm ^ 3 e VS{ displaystyle vs}Vs = 3.00 cm ^ 3, podemos resolver VT{ displaystyle vt}Vt - VS{ displaystyle vs}Vs = VP{ displaystyle vp}Vp para descobrir isso VP{ displaystyle vp}Vp = 5.00 cm ^ 3 - 3.00 cm ^ 3 = 2.00 cm ^ 3.
  • Imagem intitulada Calcular porosidade Passo 4
    4. Conecte suas variáveis ​​de volume conhecidas na equação de porosidade. Depois de ter determinado um valor para VP{ displaystyle vp}Vp e um valor para VT{ displaystyle vt}Vt, Você pode conectá-los à equação de porosidade, PT{ displaystyle pt}Pt = VP{ displaystyle vp}Vp/VT{ displaystyle vt}Vt. Certifique-se de incluir unidades para VP{ displaystyle vp}Vp e VT{ displaystyle vt}Vt. Além disso, você deve ter certeza de que as unidades correspondem, se não, você precisará fazer análise dimensional para fazê-los combinar.
  • É importante combinar as unidades porque a porosidade é um valor sem unitless que geralmente é expresso como uma porcentagem. As unidades das variáveis ​​de volume cancelarão uns aos outros por divisão.
  • Calcular porosidade Passo 5
    5. Resolver a equação para obter um valor de porosidade. Agora que sua equação está totalmente configurada e tem os valores apropriados no lugar, você pode resolver fazendo aritmética simples. Pode ajudar a ter uma calculadora à mão para esta parte.
  • Como a porosidade é muitas vezes expressa como por cento, uma vez que você encontrou o valor decimal, é comum multiplicar esse valor em 100%.
  • Usando os mesmos valores dos exemplos acima, sua equação será semelhante a isso:
  • PT{ displaystyle pt}Pt = 2.00 cm ^ 3/5.00 cm ^ 3 = 0.400.
  • Se você gostaria de expressar esse valor como por cento, você a multiplicaria por 100% para produzir PT{ displaystyle pt}Pt = 40%.
    • Método 2 de 4:
    Calculando porosidade teoricamente por densidades
    1. Calcular porosidade Passo 6
    1. Assumir a densidade de partículas ( PD { displaystyle pd}Pd) da sua amostra para ser 2.66 g / (cm ^ 3). A densidade de partículas de uma amostra é igual à massa da amostra dividida por volume da amostra. Ao lidar com amostras de solo, a densidade média de partículas do solo é 2.66 g / (cm ^ 3). Por essa razão, esse valor é assumido como sendo a densidade de partículas de qualquer amostra do solo, salvo indicação em contrário.
  • Calcular porosidade Passo 7
    2. Use a relação entre volume e densidade para derivar sua equação. Como a densidade é definida como massa por volume, e a porosidade é uma comparação do volume de poros para o volume total, é possível expressar porosidade em termos de densidade também. O resultado é a equação PT{ displaystyle pt}Pt = (1 - PB{ displaystyle pb}Pb/PD{ displaystyle pd}Pd) Onde PT{ displaystyle pt}Pt é a sua porosidade, PB{ displaystyle pb}Pb é a densidade a granel e PD{ displaystyle pd}Pd é a densidade de partículas da amostra.
  • Imagem intitulada Calcular Porosidade Passo 8
    3. Encontre o seu PB { displaystyle pb}Pb valor. O PB{ displaystyle pb}Pb valor será dado a você em uma pergunta direta. Se o valor não for dado, você pode receber outros valores, como a massa seca da amostra e o volume da amostra. Neste caso, você dividiria a massa seca da amostra pelo volume da amostra para encontrar sua densidade a granel, ou PB{ displaystyle pb}Pb.
  • Imagem intitulada Calcular Porosidade Passo 9
    4. Resolva a equação inserindo os valores de densidade apropriados. Agora que você obteve valores para PB{ displaystyle pb}Pb e PD{ displaystyle pd}Pd, Você pode resolver para PT{ displaystyle pt}Pt. Note que o valor obtido dividindo PB{ displaystyle pb}Pb de PD{ displaystyle pd}Pd deve ser sempre menor que 1, assim a equação PT{ displaystyle pt}Pt = (1 - PB{ displaystyle pb}Pb/PD{ displaystyle pd}Pd) nunca deve render uma resposta negativa. Se isso acontecer, você provavelmente dividiu PD{ displaystyle pd}Pd de PB{ displaystyle pb}Pb, que está incorreto.
  • Esta equação lhe dará um valor decimal para a porosidade. Para expressar porosidade como por cento, simplesmente multiplicar esse decimal em 100%. Por exemplo, 0.41 x 100% = 41%.
    • Método 3 de 4:
    Calculando porosidade experimentalmente por saturação
    1. Calcular porosidade Passo 10
    1. Meça o volume da sua amostra. Você pode medir o volume diretamente se sua amostra preencher exatamente um contêiner com um volume conhecido. Você também pode transferir a amostra para um contêiner, como um béher pré-medido para medir o volume. Se você não conseguir medir o volume diretamente, você pode Calcule o volume matematicamente.
    • Note que a transferência da amostra de um recipiente para outro pode afetar a porosidade, interrompendo o material.
  • Imagem intitulada Calcular porosidade Passo 11
    2. Meça um volume de água. Não é importante exatamente quanta água você mede. As duas coisas que são importantes nesta etapa estão medindo mais água do que você precisará para saturar sua amostra e escrever exatamente quanta água você começou com. Esta é a única maneira que você pode saber quanto você usou.
  • Calcular porosidade Passo 12
    3. Saturar a amostra com água. Este é um passo fácil, mas pode complicado. Você quer adicionar água suficiente para que todos os poros em sua amostra sejam preenchidos, mas você não quer adicionar água extra. Embora seja importante chegar o mais próximo possível de exatamente saturando a amostra, haverá algum grau de erro. Obtenha o nível de água o mais próximo possível do nível de superfície do seu nível de amostra sólida possível.
  • Imagem intitulada Calcular porosidade Passo 13
    4. Registre o volume de água usado. Para fazer isso, você precisará subtrair o volume de água que resta do volume de água que você iniciou com. Isso vai deixar você com o volume de água que foi derramado. O volume de água que você usou é (aproximadamente) igual ao volume de poros da sua amostra.
  • Calcular Porosidade Passo 14
    5. Configure a equação para resolver porosidade com o volume. Agora você tem o volume da sua amostra (VS{ displaystyle vs}Vs) e o volume de poros (VP{ displaystyle vp}Vp), você pode adicioná-los juntos para obter volume total (VT{ displaystyle vt}Vt). Agora é possível usar a equação PT{ displaystyle pt}Pt = (VP{ displaystyle vp}Vp/VT{ displaystyle vt}Vt) x 100% para encontrar sua porosidade (PT{ displaystyle pt}Pt).
  • Imagem intitulada Calcular Porosidade Passo 15
    6. Faça os cálculos para encontrar a porosidade da sua amostra. Digite os valores apropriados para a equação. Certifique-se de acompanhar suas unidades e certifique-se de que eles cancelam adequadamente, pois a porosidade é um valor sem unitess. Uma calculadora pode ser útil para esta etapa, também.
    • Método 4 de 4:
    Calculando a porosidade no campo tomando amostras principais
    1. Imagem intitulada Calcular Porosidade Passo 16
    1. Saturar a área que você quer provar. Uma boa maneira de fazer isso é colocar um anel de aço pré-pesado (como um com um diâmetro de 7 centímetros (2.8 in) e uma altura de 10 centímetros (3.9 in)) no chão onde você gostaria de tirar uma amostra e preenchê-lo com água. Permitir que a água se sente no anel durante a noite, ou até que seja absorvida pelo chão. Isso tornará mais fácil coletar sua amostra.
    • Você pode encontrar anéis de aço pré-pesados ​​em lojas de melhoria home e on-line.
  • Calcular porosidade Passo 17
    2. Conduzir o anel de aço no chão. Use um bloco de madeira e um martelo para dirigir o anel para baixo no chão. O solo dentro do anel é referido como uma amostra central ou núcleo. O anel protege a amostra do núcleo de ser perturbado durante a coleta.


  • Calcular porosidade passo 18
    3. Cavar ao redor do anel de aço. Use uma pá e outras ferramentas de escavação para cavar cuidadosamente o anel de aço. Você não quer perturbar o solo dentro do anel. Cortar qualquer raízes do fundo do anel.
  • Calcular porosidade passo 19
    4. Remova o anel. Depois de ter limpado o solo ao redor do anel, você pode remover o anel e amostra do orifício. Mantenha a amostra central dentro do anel e não perturbe. Tenha cuidado para não perder qualquer uma das amostras ao movê-lo.
  • Imagem intitulada Calcular Porosidade Passo 20
    5. Registre a massa saturada da sua amostra. Coloque o anel em um recipiente grande e claro. Adicione água até que a amostra no anel esteja totalmente saturada e não possa segurar mais água. Pesar a amostra no anel de aço. Subtrair desse valor a massa do anel de aço. Isso vai deixar você com a massa saturada da sua amostra.
  • Calcular porosidade Passo 21
    6. Registre o volume da sua amostra. O volume da sua amostra será o mesmo que o volume do seu anel. Desde que seu anel é um cilindro, para Calcule o volume Você multiplicará a altura do cilindro pelo raio quadrado (o raio é a distância do centro do círculo para a borda) e, em seguida, multiplique-se por PI (muitas vezes arredondado para 3.14). Se você não conhece o raio, pode medir através do topo do cilindro em seu ponto mais amplo e dividir essa medida por dois.
  • Calcular porosidade passo 22
    7. Transferir o solo para um recipiente seguro do forno. Certifique-se de pré-pesar o recipiente e anote a massa do contêiner (MC{ displaystyle mc}MC). Se você está planejando usar um forno de microondas para secar sua amostra, certifique-se de que seu contêiner não tem metal e é seguro de microondas.
  • Calcular porosidade Passo 23
    8. Seque sua amostra. Se você estiver usando um microondas, 10 minutos no alto devem ser suficientes para secar sua amostra. Isso garante que todos os poros na amostra tenham sido limpos de água. Você também pode secar a amostra em um forno convencional a uma temperatura de 105 graus Celsius, ou 221 graus Fahrenheit, por pelo menos 2 horas.Embora eles ainda estejam cheios de ar, isso não afetará a massa da amostra.
  • Imagem intitulada Calcular Porosidade Passo 24
    9. Pesar sua amostra seca no prato para encontrar sua massa total ( MT { displaystyle mt}mt). Lembre-se que esse valor não é a massa da sua amostra. É a massa da sua amostra mais a massa do seu contêiner. Não use esse valor para calcular a porosidade.
  • Calcular Porosidade Passo 25
    10. Subtrair MC { displaystyle mc}MC a partir de MT { displaystyle mt}mt para encontrar a massa seca da sua amostra (MD { displaystyle md}MD). Para encontrar o peso seco da sua amostra, você pode simplesmente subtrair a massa inicial do recipiente da massa final do contêiner mais a amostra. Certifique-se de que o número que você recebe faz sentido. Por exemplo, você não terá um valor negativo para a massa. Se você fizer isso, isso é incorreto e você deve solucionar sua matemática.
  • Calcular porosidade passo 26
    11. Calcule a massa de água na amostra saturada. Subtrair a massa seca (MD{ displaystyle md}MD) da massa saturada (MS{ displaystyle ms}em). A diferença será a massa de água (MC{ displaystyle mw}mw). Mais uma vez, a massa seca deve ser menor que a massa saturada.
  • Calcular porosidade Passo 27
    12. Converta a massa de água para o volume de poros da sua amostra. Por definição, um grama de água é igual a um centímetro cúbico de água. Isso significa que a massa da sua água em gramas é igual ao volume de água em centímetros cúbicos. Como a sua amostra estava saturada, todos os poros são preenchidos com água, portanto, o volume de poros é igual ao volume de água presente na amostra saturada.
  • Calcular porosidade passo 28
    13. Divida o volume do poro pelo volume total da sua amostra. Isso produzirá um número decimal que é menor que um. Multiplique esse número por 100%. O resultado é a porosidade de sua amostra expressa como por cento.

    • Pontas

    Tire várias amostras no campo. Isso ajudará a reduzir o erro em suas medições.
  • Se você estiver transferindo a amostra do campo para outro local para análise, sele-o em um saco de plástico.
  • Há também programas de software, como resrad, que podem ajudar na determinação da porosidade, no entanto, eles estão além do escopo deste artigo.
  • Densidade a granel e densidade de partículas também podem ser encontradas experimentalmente para calcular a porosidade. A densidade em massa é encontrada dividindo a massa seca pelo volume da amostra. Densidade de partículas pode muitas vezes ser assumida como 2.66 g / (cm ^ 3).

    • Avisos

    Os instrumentos usados ​​para fazer medições também afetarão o grau de erro na medição. O melhor ajustou um instrumento é, menos erro. No entanto, tenha em mente que todos os instrumentos têm seus limites.
  • Erro humano está presente em todas as medições experimentais em algum grau.
  • Interromper a amostra pode causar uma mudança na porosidade da amostra por compactação ou separação de partículas. Manuseie com cuidado.

    • Coisas que você precisa

    • Calculando porosidade teoricamente por volumes
    • Calculadora
  • Calculando porosidade experimentalmente por saturação
  • Amostra
  • Recipiente de amostra
  • Água
  • Recipiente de água
  • Calculando a porosidade no campo tomando amostras principais
  • Anel de aço
  • Martelo e bloco
  • Pá
  • Escala
  • Forno ou microondas
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