Calculer la porosité

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La porosité, ou porosité, est la valeur utilisée pour décrire combien d`espace vide il y a dans un échantillon donné. Cette caractéristique est généralement mesurée par rapport au sol, car le bon degré de porosité est nécessaire pour la croissance des plantes. La porosité peut être calculée théoriquement à l`aide d`équations et de valeurs données, ce qui est le cas lorsqu`il s`agit de questions d`examen. La porosité peut également être déterminée en trouvant les valeurs nécessaires pour résoudre les équations expérimentalement, soit en laboratoire, soit sur le terrain.

Pas

Méthode 1 sur 4: Détermination de la porosité théoriquement en volume

Image intitulée Calculer la porosité Étape 1

1. Obtenez des valeurs utiles à partir des informations données. Lors du calcul théorique de la porosité, vous obtenez 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 (

V t

${displaystyle Vt}$ ), volume fixe (

V s

${displaystyle Vs}$ ) et le volume des pores (

V p

${displaystyle Vp}$ ). Faites toujours très attention aux unités de ces valeurs.

Il est utile d`écrire ces valeurs séparément. Par exemple, si la question $V t$ ${displaystyle Vt}$ et $V s$ ${displaystyle Vs}$ , alors vous pouvez écrire :

$V t$ ${displaystyle Vt}$ = 5,00 cm^3
$V s$ ${displaystyle Vs}$ = 3,00 cm^3

Image intitulée Calculer la porosité, étape 2

2. Établir la bonne équation. Par définition, la porosité (

p t

${displaystyle Pt}$ ) égal au volume des pores (

V p

${displaystyle Vp}$ ) divisé par le volume total (

V t

${displaystyle Vt}$ ), ou

p t

${displaystyle Pt}$ =

V p

${displaystyle Vp}$ /

V t

${displaystyle Vt}$ . Veuillez noter que ce n`est pas la seule équation pour déterminer la porosité. Si des valeurs sont données pour la densité apparente et la densité des particules au lieu de valeurs pour les volumes, vous devez utiliser une équation différente.

Image intitulée Calculer la porosité Étape 3

3. Trouvez des valeurs pour vos variables de volume. Il est utile de garder à l`esprit que

V t

${displaystyle Vt}$ est la somme des volumes solides et poreux, ou

V t

${displaystyle Vt}$ =

V s

${displaystyle Vs}$ +

V p

${displaystyle Vp}$ . Cette relation peut être réorganisée pour vous permettre de résoudre l`une des variables de volume, tant que les deux autres sont connues. Par exemple:

V t

${displaystyle Vt}$ -

V p

${displaystyle Vp}$ =

V s

${displaystyle Vs}$ .

Avec les mêmes valeurs que dans les étapes précédentes,

V t

${displaystyle Vt}$ = 5,00 cm^3 et

V s

${displaystyle Vs}$ = 3,00 cm^3, on peut

V t

${displaystyle Vt}$ -

V s

${displaystyle Vs}$ =

V p

${displaystyle Vp}$ résoudre et calculer que

V p

${displaystyle Vp}$ = 5,00 cm^3 - 3,00 cm^3 = 2,00 cm^3.

Image intitulée Calculer la porosité, étape 4

4. Appliquer les variables de volume connues à l`équation de porosité. Une fois que vous avez une valeur pour

V p

${displaystyle Vp}$ et une valeur pour

V t

${displaystyle Vt}$ ont déterminé, vous pouvez les mettre dans l`équation de porosité

p t

${displaystyle Pt}$ =

V p

${displaystyle Vp}$ /

V t

${displaystyle Vt}$ arrêter. Assurez-vous que vos unités sont en avance

V p

${displaystyle Vp}$ et

V t

${displaystyle Vt}$ ajoute. Vous devez également vous assurer que les unités correspondent - sinon, vous devez effectuer une analyse dimensionnelle pour les faire correspondre.

Il est important de faire correspondre les unités car la porosité est une valeur sans unité généralement exprimée en pourcentage. Les unités des variables de volume s`annuleront par division.

Image intitulée Calculer la porosité, étape 5

5. Résoudre l`équation pour déterminer la porosité. Maintenant que votre équation est complète et a les valeurs correctes, vous pouvez la résoudre avec un simple calcul. Il pourrait être utile d`avoir une calculatrice à portée de main pour cette partie.

La porosité étant souvent exprimée en pourcentage, il est courant de multiplier cette valeur par 100 %, une fois que vous avez trouvé la valeur décimale.

En utilisant les mêmes valeurs des exemples ci-dessus, votre équation ressemblera à ceci :

p t

${displaystyle Pt}$ = 2,00 cm^3 / 5,00 cm^3 = 0,400.

Si vous voulez exprimer cette valeur en pourcentage, multipliez-la par 100 % et vous obtenez

p t

${displaystyle Pt}$ = 40%.

Méthode 2 sur 4: Calcul théorique de la porosité à l`aide des densités

Image intitulée Calculer la porosité, étape 6

1. Supposons que la densité des particules (pré{displaystyle Pd} ${displaystyle Pd}$ ) de votre échantillon est 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. Pour les échantillons de sol, la densité moyenne des particules du sol est de 2,66 g/cm^3. Par conséquent, cette valeur est supposée être la densité de particules de chaque échantillon de sol, sauf indication contraire.

Image intitulée Calculer la porosité Étape 7

2. Utilisez la relation entre le volume et la densité pour dériver votre équation. Étant donné que la densité est définie comme la masse par volume et que la porosité est une comparaison du volume des pores avec le volume total, il est également possible d`exprimer la porosité en termes de densité. Le résultat est l`équation

p t

${displaystyle Pt}$ = (1 -

p b

${displaystyle Pb}$ /

p ré

${displaystyle Pd}$ ) par lequel

p t

${displaystyle Pt}$ la porosité est,

p b

${displaystyle Pb}$ la densité apparente, et

p ré

${displaystyle Pd}$ la densité de particules de l`échantillon.

Image intitulée Calculer la porosité Étape 8

3. Déterminer la valeur de pb{displaystyle Pb} ${displaystyle Pb}$ . La valeur de

p b

${displaystyle Pb}$ sera donné dans une question simple. Si la valeur n`est pas donnée, vous pouvez obtenir d`autres valeurs telles que le poids sec de l`échantillon et le volume de l`échantillon. Dans ce cas, divisez le poids sec de l`échantillon par le volume de l`échantillon pour déterminer la densité apparente, ou

p b

${displaystyle Pb}$ .

Image intitulée Calculer la porosité Étape 9

4. Résoudre l`équation en insérant les valeurs de densité correctes. Maintenant que vous avez les valeurs pour

p b

${displaystyle Pb}$ et

p ré

${displaystyle Pd}$ vous pouvez résoudre l`équation pour

p t

${displaystyle Pt}$ . A noter que la valeur obtenue par

p b

${displaystyle Pb}$ être divisé par

p ré

${displaystyle Pd}$ toujoursdoit être inférieur à 1, donc l`équation peut

p t

${displaystyle Pt}$ = (1 -

p b

${displaystyle Pb}$ /

p ré

${displaystyle Pd}$ ) ne jamais donner de réponse négative. Si oui, vous avez probablement

p ré

${displaystyle Pd}$ au moyen de

p b

${displaystyle Pb}$ partagé, ce qui est incorrect.

Cette équation vous donne une valeur décimale pour la porosité. Pour exprimer la porosité en pourcentage, il suffit de multiplier cette décimale par 100 %. Par exemple : 0,41 x 100 % = 41 %.

Méthode 3 sur 4: Calcul de la porosité expérimentalement à l`aide de la saturation

Image intitulée Calculer la porosité, étape 10

1. Avec le volume de ton monstre. Vous pouvez mesurer le volume directement si votre échantillon remplit exactement un récipient avec un volume connu. Vous pouvez également transférer l`échantillon dans une bouteille ou une tasse, telle qu`une tasse à mesurer, pour mesurer le volume. Si vous ne pouvez pas mesurer le volume directement, vous pouvez calculer le volume mathématiquement.

Notez que le transfert de l`échantillon d`un conteneur à un autre peut affecter la porosité en perturbant le matériau.

Image intitulée Calculer la porosité Étape 11

2. Mesurer un volume d`eau. Peu importe la quantité d`eau que vous mesurez exactement. Les deux choses qui sont importantes dans cette étape sont de mesurer plus d`eau que nécessaire pour saturer votre échantillon et d`enregistrer la quantité exacte d`eau avec laquelle vous avez commencé. C`est la seule façon de savoir combien vous avez utilisé.

Image intitulée Calculer la porosité Étape 12

3. Saturer l`échantillon d`essai avec de l`eau. C`est une étape facile, mais peut être difficile. Vous devez ajouter suffisamment d`eau pour remplir tous les pores de votre échantillon, mais vous ne devez pas ajouter trop d`eau. Bien qu`il soit important de s`approcher le plus possible de la saturation de l`échantillon, il y aura une certaine marge d`erreur. Obtenez le niveau d`eau aussi près que possible de la surface de votre niveau de monstre fixe.

Image intitulée Calculer la porosité Étape 13

4. Enregistrer le volume d`eau utilisé. Soustraire la quantité d`eau restante de la quantité d`eau avec laquelle vous avez commencé. C`est ainsi que vous gardez le volume d`eau qui a été versé. Le volume d`eau que vous utilisez est (approximativement) égal au volume des pores de votre échantillon d`essai.

Image intitulée Calculer la porosité Étape 14

5. Mettre en place l`équation pour calculer la porosité avec un volume connu. Maintenant que vous avez le volume de votre échantillon (

V s

${displaystyle Vs}$ ) et le volume poreux (

V p

${displaystyle Vp}$ ), vous pouvez les additionner pour obtenir le volume total (

V t

${displaystyle Vt}$ ). Il est désormais possible de comparer

p t

${displaystyle Pt}$ = (

V p

${displaystyle Vp}$ /

V t

${displaystyle Vt}$ ) x 100 % pour calculer votre porosité (

p t

${displaystyle Pt}$ ) trouver.

Image intitulée Calculer la porosité, étape 15

6. Faites les calculs pour trouver la porosité de votre échantillon. Entrez les valeurs correctes dans l`équation. Assurez-vous de garder une trace de vos unités et assurez-vous qu`elles sont correctement annulées car la porosité est une valeur sans unité. Une calculatrice peut également être utile pour cette étape.

Méthode 4 sur 4: Calculer la porosité sur le terrain en prélevant des carottes

Image intitulée Calculer la porosité, étape 16

1. Saturer la zone que vous souhaitez échantillonner. Un bon moyen de le faire est de placer un anneau en acier d`un poids connu (comme un anneau d`un diamètre de 7 cm et d`une hauteur de 10 cm sur le sol où vous souhaitez prélever un échantillon, et de le remplir d`eau. Laissez l`eau reposer dans l`anneau pendant la nuit ou jusqu`à ce qu`elle soit absorbée par le sol. Cela facilite la collecte de votre échantillon.

Vous pouvez trouver des anneaux en acier avec un poids fixe dans les magasins de rénovation domiciliaire et en ligne.

Image intitulée Calculer la porosité Étape 17

2. Pousser l`anneau en acier dans le sol. Enfoncez l`anneau dans le sol avec un bloc de bois et un marteau. Le sol à l`intérieur de l`anneau est appelé carotte ou carotte. L`anneau protège la carotte des perturbations lors de la collecte.

Image intitulée Calculer la porosité Étape 18

3. Creuser autour de l`anneau en acier. Creusez soigneusement autour de l`anneau en acier avec une bêche et d`autres outils de creusement. Vous ne voulez pas déranger le sol dans le ring. Coupez les racines du bas de l`anneau.

Image intitulée Calculer la porosité Étape 19

4. Retirer la bague. Une fois que vous avez enlevé la terre autour de l`anneau, vous pouvez sortir l`anneau et le monstre du trou. Gardez la carotte à l`intérieur de l`anneau et ne la dérangez pas. Attention à ne pas perdre de monstres en vous déplaçant.

Image intitulée Calculer la porosité, étape 20

5. Notez la masse saturée 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 en acier. Cela laisse la masse saturée de l`échantillon.

Image intitulée Calculer la porosité Étape 21

6. Notez le volume de votre échantillon. Le volume de votre échantillon sera le même que le volume de votre bague. Parce que ta bague est un cylindre, tu fais le tour calculer le volume, multiplier la hauteur du cylindre par le rayon au carré (le rayon est la distance du centre du cercle au bord), puis multiplier cela par pi (souvent arrondi à 3,14). Si vous ne connaissez pas le rayon, vous pouvez mesurer le sommet du cylindre à son point le plus large et le diviser par deux.

Image intitulée Calculer la porosité, étape 22

sept. Déplacez la terre dans un récipient adapté au four. Assurez-vous de peser le contenant au préalable et la masse (

m c

${displaystyle mc}$ ) du conteneur. Si vous prévoyez de mettre l`échantillon au micro-ondes, assurez-vous que votre récipient est exempt de métal et passe au micro-ondes.

Image intitulée Calculer la porosité, étape 23

8. Séchez votre échantillon. Si vous utilisez un micro-ondes, 10 minutes devraient suffire pour sécher votre échantillon. Cela garantit que tous les pores de l`échantillon sont débarrassés de l`eau. Vous pouvez également sécher l`échantillon dans un four conventionnel à 105 degrés Celsius pendant au moins deux heures. Bien qu`il soit encore plein d`air, cela n`affectera pas la masse de l`échantillon.

Image intitulée Calculer la porosité, étape 24

9. Pesez votre échantillon séché dans la coupelle pour déterminer la masse totale (mt{displaystyle mt} ${displaystyle mt}$ ) déterminer. N`oubliez pas que cette valeur n`est pas la masse de votre monstre. C`est la masse de l`échantillon plus la masse du récipient. Ne pas utiliser cette valeur pour calculer la porosité.

Image intitulée Calculer la porosité, étape 25

dix. tirer mc{displaystyle mc} ${displaystyle mc}$ hors de

mt{displaystyle mt} ${displaystyle mt}$ pour obtenir la masse sèche de l`échantillon (

mré{displaystyle md} ${displaystyle md}$ ) trouver. Pour trouver le poids sec de votre échantillon, il suffit de soustraire la masse initiale du conteneur de la masse finale du conteneur plus l`échantillon. Assurez-vous que le numéro que vous obtenez a du sens. Par exemple, la masse ne peut pas avoir une valeur négative. Si tel est le cas, ceci est incorrect et vous devriez vérifier à nouveau vos calculs.

Image intitulée Calculer la porosité, étape 26

11. Calculer la masse de l`eau dans l`échantillon saturé. Soustraire la masse sèche (

m ré

${displaystyle md}$ ) à partir de la masse saturée (

m s

${displaystyle ms}$ ). La différence est la masse de l`eau (

m w

${displaystyle madame}$ ). Encore une fois, la masse sèche doit être inférieure à la masse saturée.

Image intitulée Calculer la porosité, étape 27

12. Convertissez la masse de l`eau en volume de pores de votre échantillon. Par définition, un gramme d`eau équivaut à un centimètre cube d`eau. Cela signifie que la masse de votre eau en grammes est égale au volume d`eau en centimètres cubes. Étant donné que l`échantillon est saturé, tous les pores sont remplis d`eau, de sorte que le volume des pores est égal au volume d`eau dans l`échantillon saturé.

Image intitulée Calculer la porosité, étape 28

13. Divisez le volume des pores par le volume total de votre échantillon. Cela renvoie un nombre décimal inférieur à un. Multipliez ce nombre par 100 %. Le résultat est la porosité de votre échantillon en pourcentage.

Des astuces

Prélever plusieurs échantillons sur le terrain. Cela aidera à minimiser les erreurs dans vos lectures.
Si vous transférez l`échantillon du terrain à un autre endroit pour analyse, scellez-le dans un sac en plastique.
Il existe également des logiciels tels que RESRAD qui peuvent aider à déterminer la porosité, mais ils dépassent le cadre de cet article.
La densité apparente et la densité des particules peuvent également être trouvées expérimentalement pour calculer la porosité. La densité apparente est trouvée en divisant la masse sèche par le volume de l`échantillon. La densité des particules est souvent de 2,66 g/cm^3.

Mises en garde

Les instruments utilisés pour prendre des mesures affectent également la marge d`erreur de la mesure. Plus un instrument est finement accordé, plus la marge d`erreur est petite. Cependant, gardez à l`esprit que tous les instruments ont leurs limites.
L`erreur humaine est présente dans une certaine mesure dans toutes les mesures expérimentales.
La perturbation de l`échantillon d`essai peut entraîner une modification de la porosité de l`échantillon en raison du compactage ou de la séparation des particules. Procéder avec prudence.