Pozorna gęstość wzoru, jednostki i ćwiczenia rozstrzygnięte

pozorna gęstość próbki definiuje się jako iloraz między jej masą a objętością bez zmiany, co obejmuje wszystkie zawierane przestrzenie lub pory, które zawiera. Jeśli w tych przestrzeniach jest powietrze, pozorna gęstość ρ_B, albo Gęstość luzem Jest:

ρ_B = Masa / objętość = masa _cząsteczki + Masa _powietrze /Tom _cząsteczki+ Tom _powietrze

Rysunek 1. Widoczna gęstość jest bardzo ważna, aby scharakteryzować gleby. Źródło: Wikimedia Commons.

Po obliczaniu pozornej gęstości próbki gleby musi ona wcześniej suszyć w piekarniku w temperaturze 105 ° C, aż ciasto będzie stałe, co wskazuje, że całe powietrze odparowało.

Zgodnie z tą definicją pozorna gęstość gleb lub Sucha gęstość, W ten sposób jest obliczany:

ρ_S = Waga stałych elementów / objętości _Solidki + Tom _pory

Oznaczając sposób, w jaki m_S do suchej wagi lub masy i v_T = V_S + V_P Podobnie jak całkowita objętość, formuła pozostaje:

ρ_S = M_S / V_T

[TOC]

Jednostki

Widoczne jednostki gęstości w międzynarodowym systemie jednostek to kg/m³. Jednak inne jednostki, takie jak g/cm³ i megagramos/miernik sześcienny: mg/m³ Są również szeroko stosowane.

Pojęcie pozornej gęstości jest bardzo przydatne, jeśli chodzi o heterogeniczne i porowate materiały, takie jak gleby, ponieważ wskazuje na jego drenaż i napowietrzanie, między innymi cechy, między innymi cechy.

Na przykład małe porowate gleby mają wysokie pozorne gęstości, są zwarte i mają tendencję do łatwego pobudzenia, w przeciwieństwie do gleb porowatych.

Gdy w próbce występuje woda lub inny płyn, objętość po suszeniu maleje, dlatego w momencie obliczeń konieczne jest znanie odsetka oryginalnej wody (patrz przykład rozwiązany).

Pozorna gęstość gleby

Pozorna gęstość materiałów w ogóle, w tym gleba, jest bardzo zmienna, ponieważ istnieją takie czynniki, jak stopień zagęszczenia, obecność materii organicznej, jej tekstura, struktura, głębokość i inne, które wpływają na formę i ilość porowatych przestrzeni.

Gleby definiuje się jako heterogeniczną mieszaninę substancji nieorganicznych, substancji organicznych, powietrza i wody. Na dotyk może być tekstura drobne, średnie lub grube, podczas gdy cząstki składowe można uporządkować na różne sposoby, parametr znany jako Struktura.

Drobne, dobrze ustrukturyzowane gleby i wysoki odsetek materii organicznej zwykle mają niskie wartości pozorne gęstości. Przeciwnie, grube gleby, z mniejszą materią organiczną i niewielką strukturą, mają zwykle wyższe wartości.

Może ci służyć: Test napięcia: Jak to się robi, właściwości, przykłady

Pozorna gęstość zgodnie z teksturą

Zgodnie z jego teksturą pozorna gęstość ma następujące wartości:

Tekstura	Widoczna gęstość (g/cm3)
Cienki	1.00 - 1.30
Mediana	1.30 - 1.pięćdziesiąt
Brutto	1.50 - 1.70

Wartości te służą jako ogólne odniesienie. W glebach turborskich, obfitej w odpadach roślinnych, pozorna gęstość może być tak niska jak 0.25 g/cm³, Jeśli jest to wulkaniczna gleba mineralna, wynosi około 0.85 g/cm³, Podczas gdy w bardzo zagęszczonych glebach osiąga 1.90 g/cm³.

Widoczna gęstość według głębokości

Pozorna wartość gęstości również wzrasta wraz z głębokością, ponieważ gleba jest zwykle bardziej zagęszczona i ma niższy odsetek materii organicznej.

Wnętrze ziemi składa się z poziomych warstw lub warstw, nazywanych Horyzonty. Horyzonty mają różne tekstury, skład i zagęszczenie. Dlatego przedstawiają zmienność pozornej gęstości.

Rysunek 2. Profil gleby pokazujący różne horyzonty. Źródło: Wikimedia Commons.

Badanie gleby opiera się na jego profil, który składa się z różnych horyzontów, które podążają za sobą w sposób pionowy.

Jak mierzyć pozorną gęstość?

Ponieważ zmienność pozornej gęstości jest bardzo duża, często konieczne jest pomiar jej bezpośrednio poprzez różne procedury.

Najprostsza metoda polega na wyodrębnianiu próbki z ziemi, wprowadzaniu w niej zamiatania z kosmicznym cylindrem o znanej objętości i upewnienie się, że nie zagęszcza gleby. Wyodrębniona próbka jest uszczelniona, aby uniknąć utraty wilgoci lub zmiany charakterystyki.

Następnie w laboratorium próbka jest ekstrahowana, zważona, a następnie umieszczona w piekarniku w temperaturze 105 ° C, aby wyschnąć przez 24 godziny.

Może ci służyć: ciała niebieskie

Chociaż jest to najprostszy sposób na znalezienie suchej gęstości ziemi, nie jest najbardziej zalecany dla gleb o bardzo luźnych teksturach lub pełnej kamieni.

Dla nich preferowana jest metoda kopania otworu i oszczędzania wyodrębnionej ziemi, która będzie próbką do wyschnięcia. Objętość próbki określa się wlewanie suchego piasku lub wody do dziury Cavado.

W każdym razie z próbki można określić bardzo interesujące właściwości gleby, aby ją scharakteryzować. Następne rozwiązane ćwiczenie opisuje, jak to zrobić.

Ćwiczenie rozwiązane

Próbka gliny o długości 100 mm jest ekstrahowana z cylindra próbki, którego średnica wewnętrzna wynosi również 100 mm. Ze smutkiem uzyskuje się masę 1531 g, która po wyschnięciu jest zmniejszona do 1178 g. Ciężar właściwy cząstek wynosi 2.75. Poproszono o obliczenie:

a) widoczna gęstość próbki

b) Zawartość wilgoci

c) pusty związek

d) gęstość sucha

e) stopień nasycenia

f) zawartość powietrza

Rozwiązanie

Objętość bez zmiany v_T Jest to oryginalna objętość próbki. W przypadku cylindra D i wysokości H objętość wynosi:

V _cylinder = V_T = Obszar podstawowy x Wysokość = πd²/4 = π x (100 x 10^-3 M)² x 100 x 10 ^-3 M/ 4 = 0.000785 m³

Oświadczenie potwierdza, że ​​masa próbki wynosi m_S = 1531 g, dlatego zgodnie z równaniem podanym na początku:

ρ_B = M_S / V_T  = 1531 g / 0.000785 m³ = 1950319 g/ m³ = 1.95 mg/m³

Rozwiązanie b

Ponieważ mamy pierwotną masę i suchą masę, masa wody zawartej w próbce jest różnicą tych dwóch:

Może ci służyć: proces izobaryczny: formuły, równania, eksperymenty, ćwiczenia

M _woda = 1531 g - 1178 g = 353 g

Procent wilgoci w próbce jest obliczany w następujący sposób:

% Wilgotność = (masa _woda / Ms) x 100 % = (353 g / 1178 g) = 29. 97 %

Rozwiązanie c

Aby znaleźć pusty wskaźnik, całkowita objętość próbki V musi zostać rozbita_T W:

V _T = V _cząsteczki + Tom _pory

Objętość zajmowana przez cząstki jest uzyskiwana z masy suchej i ciężaru właściwego, dane uzyskane z stwierdzenia. Grawitacja właściwa S_G Jest to stosunek między gęstością materiału a gęstością wody w standardowych warunkach, dlatego gęstość materiału wynosi:

ρ = s_G x ρ_woda = 2.75 x 1 g/cm³ = 2.75 g/cm³

ρ = m_S / V_S → v_S = 1.178 g / 2.75 g/cm³ = 0.428 cm³ = 0.000428 m³

Objętość luk w próbce wynosi v_v = V_T - V_S = 0.000785 m³ - 0.000428 m³ = 0.000357 m³.

Pusty związek I Jest:

E = v_v /V_S = 0.000357 m³ / 0.000428 m³ = 0.83

Rozwiązanie d

Gęstość suchej próbki oblicza się, jak wskazano we wstępie:

ρ_S = Waga stałych elementów / objętości _Solidki + Tom _pory= 1178 g/0.000785 m³ = 1.5 mg/m³

Rozwiązanie e

Stopień nasycenia wynosi s = (v_woda / V_v ) X 100%. Ponieważ znamy masę wody w próbce, obliczona w pozycji B) i jej gęstość, obliczenie jej objętość jest natychmiastowe:

ρ_woda = M_woda / V _woda → v_woda = 353 g / 1 g / cm³ = 353 cm³ = 0.000353 m³

Z drugiej strony objętość luk obliczono w pozycji C)

S = (0.000353 m³ / 0.000357 m³) x 100% = 98.9%

Rozwiązanie f

Wreszcie procentowa zawartość powietrza to A = (v_powietrze / V_T) X 100%. Objętość powietrza odpowiada:

V_v - V_woda = 0.000357 m³ - 0.000353 m³ = 0.000004 m³

A = (v_powietrze / V_T) x 100% = (0.000004 m³/ 0.000785 m³) x100 % = 0.51 %

Bibliografia

1. Berry, str. Mechanika gruntów. McGraw Hill.
2. Interprowimiczne. Pozorna gęstość. Odzyskane z: Contrumatic.com.
3. NRCS. Gęstość luzem w glebie. Odzyskane z: NRCS.USDA.Gov.
4. Unam. Departament edyfologii. Podręcznik analitycznych procedur fizyki gleby. Odzyskane od: Geology.Unam.MX.
5. Wikipedia. Gęstość luzem. Źródło: w:.Wikipedia.org.
6. Wikipedia. Podłoga. Źródło: w:.Wikipedia.org.