De uppenbar densitet av ett prov definieras som kvoten mellan dess massa och den oförändrade volymen, som inkluderar alla mellanslag eller porer. Om det finns luft i dessa utrymmen är den synliga densiteten ρb, eller bulkdensitet det är:
ρb = Mass / Volym = Mass partiklar + Massa luft /Volym partiklar+ Volym luft
När den skenbara densiteten för ett jordprov beräknas måste den torkas tidigare i en ugn vid 105 ° C tills massan är konstant, vilket indikerar att all luft har avdunstat..
Enligt denna definition är den skenbara densiteten av jord eller torr densitet, det beräknas på detta sätt:
ρs = Vikt av solida element / volym fast + Volym porer
Betecknar Ms till torrvikt eller massa och Vt = Vs + Vsid som den totala volymen är formeln:
ρs = Ms / Vt
Artikelindex
Enheterna för bulkdensitet i det internationella systemet för enheter är kg / m3. Men andra enheter som g / cm3 och megagram / kubikmeter: Mg / m3 används också i stor utsträckning.
Begreppet skenbar densitet är mycket användbart när det gäller heterogena och porösa material såsom jord, eftersom det indikerar deras dränerings- och luftningskapacitet, bland andra egenskaper..
Till exempel har lågporösa jordar stora bulkdensiteter, är kompakta och tenderar att översvämmas lätt, till skillnad från porösa jordar..
När det finns vatten eller en annan vätska i provets porer minskar volymen efter torkning, därför är det nödvändigt att känna till den ursprungliga vattenandelen när du gör beräkningarna (se löst exempel).
Den skenbara densiteten hos material i allmänhet, inklusive jorden, är mycket varierande, eftersom det finns faktorer som komprimeringsgraden, närvaron av organiskt material, dess struktur, struktur, djup och andra som påverkar formen och formen. av porutrymmen.
Jord definieras som en heterogen blandning av oorganiska ämnen, organiska ämnen, luft och vatten. Till beröring kan de vara textur fin, medium eller grov, medan komponentpartiklarna kan ordnas på olika sätt, en parameter känd som strukturera.
Fina, välstrukturerade jordar med en hög andel organiskt material tenderar att ha låga värden för skenbar densitet. Tvärtom tenderar tjocka jordar med mindre organiskt material och liten struktur att ha högre värden.
Enligt sin struktur har den skenbara densiteten följande värden:
| Textur | Tydlig densitet (g / cm3) |
|---|---|
| Bra | 1.00 - 1.30 |
| Median | 1.30 - 1.50 |
| Äckligt | 1,50 - 1,70 |
Dessa värden fungerar som en allmän referens. I torvjord, rikligt med växtrester, kan den skenbara densiteten vara så låg som 0,25 g / cm3, om det är en vulkanisk mineraljord är den cirka 0,85 g / cm3, medan den i mycket kompakterade jordar når 1,90 g / cm3.
Det skenbara densitetsvärdet ökar också med djupet, eftersom jorden i allmänhet är mer komprimerad och har en lägre procentandel av organiskt material..
Terrängens inre består av horisontella lager eller skikt, kallade horisonter. Horisonter har olika strukturer, komposition och komprimering. Därför presenterar de variationer i termer av den skenbara densiteten.
En jordstudie bygger på dess profil, som består av olika horisonter som sker på ett ordnat vertikalt sätt.
Eftersom variationen i bulkdensitet är mycket stor måste den ofta mätas direkt med olika procedurer..
Den enklaste metoden är att extrahera ett prov från jorden, sätta i det en borr med en rymdmetallcylinder med känd volym och se till att inte komprimera jorden. Det extraherade provet förseglas för att undvika förlust av fukt eller förändring av egenskaperna.
Därefter extraheras provet i laboratoriet, vägs och placeras sedan i en ugn vid 105 ° C för att torka i 24 timmar..
Även om det är det enklaste sättet att hitta den torra tätheten i jorden är det inte det mest rekommenderade för jordar med mycket lösa strukturer eller fulla av stenar..
För dessa är metoden att gräva ett hål och spara den extraherade jorden att föredra, vilket är provet som ska torka. Provets volym bestäms genom att hälla torr sand eller vatten i det grävda hålet.
I vilket fall som helst är det ur provet möjligt att bestämma mycket intressanta egenskaper hos jorden för att karakterisera den. Följande lösta övning beskriver hur man gör det.
Ett prov av lera med en längd på 100 mm dras från provcylindern, vars inre diameter också är 100 mm. Vid vägning erhölls en massa av 1531 g, som en gång torr reducerades till 1178 g. Partiklarnas specifika vikt är 2,75. Det ombeds att beräkna:
a) Provets bulkdensitet
b) Fuktinnehåll
c) Tomrumsförhållandet
d) Torr densitet
e) Graden av mättnad
f) Luftinnehåll
Volymen utan att ändra Vt är provets ursprungliga volym. För en cylinder med diameter D och höjd h är volymen:
V cylinder = Vt = Basarea x höjd = πDtvå/ 4 = π x (100 x 10-3 m)två x 100 x 10 -3 m / 4 = 0,000785 m3
Uttalandet säger att massan av provet är Ms = 1531 g, därför enligt ekvationen i början:
ρb = Ms / Vt = 1531 g / 0,000785 m3 = 1950 319 g / m3 = 1,95 Mg / m3
Eftersom vi har den ursprungliga massan och den torra massan är massan av vattnet i provet skillnaden mellan dessa två:
M Vatten = 1531 g - 1178 g = 353 g
Procentandelen fukt i provet beräknas enligt följande:
% Luftfuktighet = (Mass Vatten / Ms) x 100% = (353 g / 1178 g) = 29,97%
För att hitta tomrumsförhållandet är det nödvändigt att bryta ner den totala volymen för provet Vt på:
V t = V partiklar + Volym porer
Volymen som upptas av partiklarna erhålls från den torra massan och den specifika vikten, data erhållna från uttalandet. Den specifika vikten sg är kvoten mellan materialets densitet och vattentätheten under standardbetingelser, därför är materialets densitet:
ρ = sg x ρVatten = 2,75 x 1 g / cm3 = 2,75 g / cm3
ρ = Ms / Vs → Vs = 1,178 g / 2,75 g / cm3 = 0,428 cm3 = 0,000428 m3
Volymen av håligheter i provet är Vv = Vt - Vs = 0,000785 m3 - 0,000428 m3 = 0,000357 m3.
Tomrumsförhållandet och det är:
e = Vv / Vs = 0,000357 m3 / 0,000428 m3 = 0,83
Provets torra densitet beräknas enligt anledningen:
ρs = Vikt av solida element / volym fast + Volym porer= 1178 g / 0,000785 m3 = 1,5 Mg / m3
Mättnadsgraden är S = (V.Vatten / Vv ) x 100%. Eftersom vi känner till massan av vatten i provet, beräknat i punkt b) och dess densitet, är beräkningen av dess volym omedelbar:
ρVatten = MVatten / V Vatten → VVatten = 353 g / 1 g / cm3 = 353 cm3 = 0,000353 m3
Å andra sidan beräknades tomrumsvolymen i punkt c)
S = (0,000353 m3 / 0,000357 m3) x 100% = 98,9%
Slutligen är den procentuella lufthalten A = (V.luft / Vt) x 100%. Luftvolymen motsvarar:
Vv - VVatten = 0,000357 m3 - 0,000353 m3 = 0,000004 m3
A = (V.luft / Vt) x 100% = (0,000004 m3/ 0,000785 m3) x100% = 0,51%
Ingen har kommenterat den här artikeln än.