Comment calculer la porositép>Porosité est la valeur utilisée pour décrire combien d’espace vide, ou vide, est présent dans un échantillon donné. Cet attribut est généralement mesuré par rapport au sol, puisque des niveaux de porosité appropriés sont nécessaires à la croissance des plantes. La porosité peut être calculée théoriquement à l’aide d’équations et de valeurs données, ce qui est le cas lorsque vous êtes confronté à des questions d’examen. La porosité peut également être déterminée en trouvant les valeurs nécessaires pour résoudre les équations expérimentalement, en laboratoire ou sur le terrain.
Saturer l’échantillon avec de l’eau. C’est une étape facile, mais qui peut être délicate. Vous voulez ajouter suffisamment d’eau pour que tous les pores de votre échantillon soient remplis, ! mais vous ne voulez pas ajouter d’eau supplémentaire. Bien qu’il soit important de s’approcher le plus possible de la saturation exacte de l’échantillon, il y aura un certain degré d’erreur. Amenez le niveau d’eau aussi près que possible du niveau de la surface de votre échantillon solide.
Utilisez la relation entre le volume et la densité pour dériver votre équation. Puisque la densité est définie comme la masse volumique par volume et que la porosité est une comparaison du volume des pores au volume total, il est également possible d’exprimer la porosité en termes de densité. Le résultat est l’équation Pt{displaystyle Pt} = (1 â€" Pb{displaystyle Pb}/Pd{displaystyle Pd}) où Pt{displaystyle Pt} est votre porosité, Pb{displaystyle Pb} est la densité en vrac et Pd{displaystyle Pd} est la densité des particules de l’échantillon.
Soustrayez mc{displaystyle mc} de mt{displaystyle mt} pour trouver la masse sèche de votre échan! tillon (md{displaystyle md}). Pour trouver le poids sec de vot! re échantillon, vous pouvez simplement soustraire la masse initiale du récipient de la masse finale du récipient plus l’échantillon. Assurez-vous que le numéro que vous obtenez a du sens. Par exemple, vous n’aurez pas de valeur négative pour la masse. Si c’est le cas, c’est incorrect et vous devriez dépanner vos calculs.
Notez le volume de votre échantillon. Le volume de votre échantillon sera le même que celui de votre bague. Puisque votre anneau est un cylindre, pour calculer le volume, multipliez la hauteur du cylindre par le rayon carré (le rayon est la distance entre le centre du cercle et le bord), puis multipliez cela par pi (souvent arrondi à 3,14). Si vous ne connaissez pas le rayon, vous pouvez mesurer à travers le sommet du cylindre à son point le plus large et diviser cette mesure par deux.
Retirez la bague. Une fois que vous avez nettoyé la terre autour de l’anneau, vous pouvez retirer l’anneau et l’échantillon du trou.! Garder l’échantillon de carotte à l’intérieur de l’anneau et ne pas le déranger. Veillez à ne pas perdre une partie de l’échantillon lorsque vous le déplacez.
Résoudre l’équation pour obtenir une valeur de porosité. Maintenant que votre équation est totalement configurée et que les valeurs appropriées sont en place, vous pouvez la résoudre en faisant des calculs arithmétiques simples. Il peut être utile d’avoir une calculatrice à portée de main pour cette partie.
Enfoncez l’anneau d’acier dans le sol. Utilisez un bloc de bois et un marteau pour enfoncer l’anneau dans le sol. Le sol à l’intérieur de l’anneau est appelé carotte ou carotte. L’anneau protège l’échantillon de carotte contre toute perturbation pendant le prélèvement.
Trouvez votre valeur Pb{displaystyle Pb}. La valeur Pb{displaystyle Pb} vous sera donnée dans une question simple. Si la valeur n’est pas donnée, on peut vous donner d’autres! valeurs telles que la masse sèche de l’échantillon et le volume de! l’échantillon. Dans ce cas, divisez la masse sèche de l’échantillon par le volume de l’échantillon pour trouver votre densité apparente, ou Pb{displaystyle Pb}.
Calculez la masse d’eau dans l’échantillon saturé. Soustraire la masse sèche (md{displaystyle md}) de la masse saturée (ms{displaystyle ms}). La différence sera la masse d’eau (mw{displaystyle mw}). Là encore, la masse sèche doit être inférieure à la masse saturée.
Extraire des valeurs utiles de l’information donnée. Lors du calcul théorique de la porosité, vous obtiendrez un exemple de situation qui contient certaines des valeurs dont vous avez besoin. Lisez attentivement votre question et recherchez des valeurs telles que le volume total (Vt{displaystyle Vt}), le volume solide (Vs{displaystyle Vs}) et le volume des pores (Vp{displaystyle Vp}). Portez toujours une attention particulière à l’unité de ces valeurs.
Mesurez le volume de votre échantillon. Vous p! ouvez mesurer le volume directement si votre échantillon remplit exactement un récipient avec un volume connu. Vous pouvez également transférer l’échantillon dans un récipient tel qu’un bécher prémesuré pour mesurer le volume. Si vous ne pouvez pas mesurer le volume directement, vous pouvez le calculer mathématiquement.
Configurez l’équation appropriée. Par définition, la porosité (Pt{displaystyle Pt}) est égale au volume des pores (Vp{displaystyle Vp}) divisé par le volume total (Vt{displaystyle Vt}) ou Pt{displaystyle Pt} = Vp{displaystyle Vp}/Vt{displaystyle Vt}. N’oubliez pas que ce n’est pas la seule équation qui peut trouver la porosité. Si des valeurs sont données pour la masse volumique apparente et la masse volumique des particules plutôt que des valeurs pour les volumes, vous devriez utiliser une équation différente.
Branchez vos variables de volume connues dans l’équation de porosité. Une fois que vous avez détermi! né une valeur pour Vp{displaystyle Vp} et une valeur pour Vt{displayst! yle Vt}, vous pouvez les insérer dans l’équation de porosité, Pt{displaystyle Pt} = Vp{displaystyle Vp}/Vt{displaystyle Vt}. Assurez-vous d’inclure des unités pour Vp{displaystyle Vp} et Vt{displaystyle Vt}. De plus, vous devez vous assurer que les unités correspondent, sinon, vous devrez faire une analyse dimensionnelle pour les faire correspondre.
Divisez le volume des pores par le volume total de votre échantillon. Ceci donnera un nombre décimal inférieur à un. Multipliez ce nombre par 100 %. Le résultat est la porosité de votre échantillon exprimée en pourcentage.
Trouvez les valeurs de vos variables de volume. Il est utile de garder à l’esprit que Vt{displaystyle Vt} est la somme des volumes solides et poreux, ou Vt{displaystyle Vt} = Vs{displaystyle Vs}. Vp{displaystyle Vp}. Cette relation peut être réorganisée pour vous permettre de résoudre n’importe laquelle des variables de volume, tant que les deux autres sont connues. Par ex! emple, et Vt{displaystyle Vt} â€" Vp{displaystyle Vp} = Vs{displaystyle Vs}.
Mesurer un volume d’eau. La quantité d’eau que vous mesurez n’a pas d’importance. Les deux choses qui sont importantes dans cette étape sont de mesurer plus d’eau que nécessaire pour saturer votre échantillon et de noter exactement avec quelle quantité d’eau vous avez commencé. C’est la seule façon de savoir combien vous en avez utilisé.
Configurez l’équation pour résoudre la porosité en fonction du volume. Maintenant que vous avez le volume de votre échantillon (Vs{displaystyle Vs}) et le volume des pores (Vp{displaystyle Vp}), vous pouvez les ajouter ensemble pour obtenir le volume total (Vt{displaystyle Vt}). Il est maintenant possible d’utiliser l’équation Pt{displaystyle Pt} = (Vp{displaystyle Vp}/Vt{displaystyle Vt}) x 100% pour trouver votre porosité (Pt{displaystyle Pt}).
Séchez votre échantillon. Si vous utilisez un four à micro-ondes,! 10 minutes à puissance élevée devraient suffire à assécher votre ! échantillon. Cela permet de s’assurer que tous les pores de l’échantillon ont été débarrassés de l’eau. Vous pouvez également sécher l’échantillon dans un four conventionnel à une température de 105 degrés Celsius (221 degrés Fahrenheit) pendant au moins 2 heures, même s’il est encore plein d’air, la masse de l’échantillon ne sera pas affectée.
Noter le volume d’eau utilisé. Pour ce faire, vous devrez soustraire le volume d’eau qui reste du volume d’eau avec lequel vous avez commencé. Cela vous laissera avec le volume d’eau qui a été versé. Le volume d’eau que vous avez utilisé est (approximativement) égal au volume des pores de votre échantillon.
Creusez autour de l’anneau d’acier. Utilisez une bêche et d’autres outils de creusage pour creuser soigneusement autour de l’anneau en acier. Vous ne voulez pas perturber le sol à l’intérieur de l’anneau. Couper les racines du fond de l’anneau.
Supp! osons que la densité des particules (Pd{displaystyle Pd}) de votre échantillon soit de 2,66 g/(cm^3). La densité des particules d’un échantillon est égale à la masse de l’échantillon divisée par le volume de l’échantillon. Dans le cas d’échantillons de sol, la densité moyenne des particules du sol est de 2,66 g/(cm^3). Pour cette raison, cette valeur est supposée être la densité des particules de tout échantillon de sol, sauf indication contraire.
Saturez la zone que vous voulez échantillonner. Une bonne façon d’y parvenir est de placer un anneau d’acier prépesé (comme un anneau d’un diamètre de 7 centimètres (2,8 pouces) et d’une hauteur de 10 centimètres (3,9 pouces)) sur le sol où vous voulez prélever un échantillon et le remplir d’eau. Laisser l’eau reposer dans l’anneau toute la nuit ou jusqu’à ce qu’elle soit absorbée par le sol. Cela facilitera le prélèvement de votre échantillon.
Notez la masse satu! rée de votre échantillon. Placez l’anneau dans un grand récipient ! transparent. Ajouter de l’eau jusqu’à ce que l’échantillon dans l’anneau soit complètement saturé et ne puisse plus contenir d’eau. Peser l’échantillon dans l’anneau en acier. Soustraire de cette valeur la masse de l’anneau d’acier. Cela vous laissera avec la masse saturée de votre échantillon.
Transférer la terre dans un contenant allant au four. Veillez à prépeser le récipient et à noter la masse du récipient (mc{displaystyle mc}). Si vous prévoyez utiliser un four à micro-ondes pour sécher votre échantillon, assurez-vous que votre contenant n’a pas de métal et qu’il est sécuritaire pour le micro-ondes.
Résoudre l’équation en insérant les valeurs de densité appropriées. Maintenant que vous avez obtenu les valeurs pour Pb{displaystyle Pb} et Pd{displaystyle Pd}, vous pouvez résoudre pour Pt{displaystyle Pt}. Notez que la valeur obtenue en divisant Pb{displaystyle Pb} par Pd{displaystyle Pd} devrait TOUJOURS être! inférieure à 1, donc l’équation Pt{displaystyle Pt} = (1 â€" Pb{displaystyle Pb}/Pd{displaystyle Pd}) ne devrait jamais produire une réponse négative. Si c’est le cas, vous avez probablement divisé Pd{displaystyle Pd} par Pb{displaystyle Pb}, ce qui est incorrect.
Faites les calculs pour trouver la porosité de votre échantillon. Entrez les valeurs appropriées dans l’équation. Assurez-vous de faire le suivi de vos unités et de vous assurer qu’elles s’annulent correctement, car la porosité est une valeur sans unité. Une calculatrice pourrait également être utile pour cette étape.
Pesez votre échantillon séché dans le plat pour trouver votre masse totale (mt{displaystyle mt}). Rappelez-vous que cette valeur n’est pas la masse de votre échantillon. C’est la masse de votre échantillon plus la masse de votre contenant. Ne pas utiliser cette valeur pour calculer la porosité.
Convertir la masse d’eau en volume poreux de votre! échantillon. Par définition, un gramme d’eau équivaut à un centi! mètre cube d’eau. Cela signifie que la masse de votre eau en grammes est égale au volume d’eau en centimètres cubes. Comme votre échantillon était saturé, tous les pores sont remplis d’eau, par conséquent, le volume des pores est égal au volume d’eau présent dans l’échantillon saturé.
