- Enheder
- Jordmassetæthed
- Tilsyneladende densitet i henhold til tekstur
- Tilsyneladende densitet efter dybde
- Hvordan måles den tilsyneladende densitet?
- Træning løst
- Løsning på
- Løsning b
- Opløsning c
- Opløsning d
- Løsning e
- Opløsning f
- Referencer
En tilsyneladende massefylde af en prøve defineres som kvotienten mellem dens masse og det uændrede volumen, som inkluderer alle de rum eller porer, den indeholder. Hvis der er luft i disse rum, er den tilsyneladende tæthed ρ b eller bulkdensitet:
ρ b = masse / volumen = partikelmasse + luftmasse / partikelvolumen + luftmængde
Figur 1. Massetæthed er meget vigtig for at karakterisere jordbunden. Kilde: Wikimedia Commons.
Ved beregning af bulkmassefylden for en jordprøve skal den for tørres i en ovn ved 105 ºC, indtil massen er konstant, hvilket indikerer, at al luft er fordampet.
I henhold til denne definition beregnes den tilsyneladende massefylde af jord eller tør densitet på denne måde:
ρ s = Vægt af faste elementer / Fast volumen + Porevolumen
Betegner som M s tørvægten eller masse og V t = V s + V p som det samlede volumen, er formlen:
ρ s = M s / V t
Enheder
Enhederne med massetæthed i det internationale system af enheder er kg / m 3. Imidlertid kan andre enheder, såsom g / cm 3 og megagrams / kubikmeter: Mg / m er 3 også meget udbredt.
Begrebet tilsyneladende densitet er meget nyttigt, når det kommer til heterogene og porøse materialer, såsom jord, da det blandt andet er tegn på deres dræning og luftningskapacitet.
For eksempel har dårligt porøse jordarter store bulkdensiteter, er kompakte og har tendens til at vandes let, i modsætning til porøse jordarter.
Når der er vand eller en anden væske i prøveens porer, falder volumenet efter tørring, derfor er det nødvendigt at kende den oprindelige vandforhold, når man foretager beregningerne (se det løste eksempel).
Jordmassetæthed
Den tilsyneladende massefylde af materialer generelt, inklusive jord, er meget varierende, da der er faktorer såsom graden af komprimering, tilstedeværelsen af organisk stof, dets struktur, struktur, dybde og andre, der påvirker formen og formen. mængde af porrum.
Jord er defineret som en heterogen blanding af uorganiske stoffer, organiske stoffer, luft og vand. De kan være fine, mellemstore eller grove i tekstur til berøring, mens komponentpartiklerne kan arrangeres på forskellige måder, en parameter kendt som struktur.
Fin, velstruktureret jord med en høj procentdel af organisk stof har en tendens til at have lave værdier for tilsyneladende densitet. Tværtimod har tykke jordarter med mindre organisk stof og lidt struktur en tendens til at have højere værdier.
Tilsyneladende densitet i henhold til tekstur
I overensstemmelse med dens struktur har den tilsyneladende densitet følgende værdier:
| Struktur | Tilsyneladende densitet (g / cm 3) |
|---|---|
| Bøde | 1,00 - 1,30 |
| median | 1,30 - 1,50 |
| Brutto | 1,50 - 1,70 |
Disse værdier tjener som en generel reference. I tørveholdige jord, rigelige i planterester, kan den tilsyneladende densitet være så lav som 0,25 g / cm 3, hvis det er en vulkansk mineraljord det er omkring 0,85 g / cm 3, mens der i meget komprimeret jord den når 1,90 g / cm 3.
Tilsyneladende densitet efter dybde
Den tilsyneladende densitetsværdi stiger også med dybden, da jorden generelt er mere komprimeret og har en lavere procentdel af organisk stof.
Terrænets indre er sammensat af vandrette lag eller lag, kaldet horisonter. Horisonter har forskellige strukturer, komposition og komprimering. Derfor præsenterer de variation med hensyn til tilsyneladende densitet.
Figur 2. En jordprofil, der viser de forskellige horisonter. Kilde: Wikimedia Commons.
En undersøgelse af jorden er baseret på dens profil, der består af forskellige horisonter, der følger hinanden på en ordnet lodret måde.
Hvordan måles den tilsyneladende densitet?
Da variationen i bulkdensitet er meget stor, skal den ofte måles direkte ved forskellige procedurer.
Den enkleste metode er at udtrække en prøve fra jorden, indsætte en bor med en rummetalcylinder med kendt volumen i den og sørge for ikke at komprimere jorden. Den ekstraherede prøve forsegles for at undgå tab af fugtighed eller ændring af egenskaberne.
Derefter ekstraheres prøven i laboratoriet, vejes og placeres derefter i en ovn ved 105 ° C til tørring i 24 timer.
Selvom det er den enkleste måde at finde jordens tørtæthed på, er det ikke den mest anbefalede til jord med meget løse strukturer eller fuld af sten.
Til disse foretrækkes metoden til at grave et hul og redde den udvindede jord, hvilket vil være prøven til tørring. Prøvestørrelsen bestemmes ved at hælde tørt sand eller vand i det gravehul.
Under alle omstændigheder er det fra prøven muligt at bestemme meget interessante egenskaber i jorden for at karakterisere den. Følgende løste øvelse beskriver, hvordan man gør det.
Træning løst
En lerprøve med en længde på 100 mm trækkes fra prøvecylinderen, hvis indre diameter også er 100 mm. Ved vejning opnåedes en masse på 1531 g, der en gang var tør reduceret til 1178 g. Partiklernes specifikke tyngdekraft er 2,75. Det anmodes om at beregne:
a) Bulkdensiteten af prøven
b) Fugtindhold
c) Hulrumsforholdet
d) Tør densitet
e) Mætningsgraden
f) Luftindhold
Løsning på
Det uændrede volumen Vt er den originale volumen af prøven. For en cylinder med diameter D og højde h er lydstyrken:
V cylinder = V t = Areal af base x højde = πD 2 /4 = π x (100 x 10 -3 m) 2 x 100 x 10 -3 m / 4 = 0,000785 m 3
Sætningen, at massen af prøven er M s = 1531 g, derfor ifølge ligningen givet i begyndelsen:
ρ b = M s / V t = 1531 g / 0,000785 m 3 = 1950 319 g / m 3 = 1,95 mg / m 3
Løsning b
Da vi har den oprindelige masse og den tørre masse, er massen af vandet indeholdt i prøven forskellen mellem disse to:
M vand = 1531 g - 1178 g = 353 g
Procentprocenten af fugtighed i prøven beregnes som følger:
% Fugtighed = (masse vand / Ms) x 100% = (353 g / 1178 g) = 29. 97%
Opløsning c
For at finde et tomrumsforhold skal den totale volumen af prøven V t opdeles i:
V t = V- partikler + porevolumen
Det volumen, der optages af partiklerne, opnås fra den tørre masse og den specifikke tyngdekraft, data opnået fra sætningen. Den specifikke tyngdekraft s g er kvotienten mellem massefylden og materialets densitet under standardbetingelser, derfor er densitet af materialet:
ρ = s g x ρ vand = 2,75 x 1 g / cm 3 = 2,75 g / cm 3
ρ = M s / V s → V s = 1,178 g / 2,75 g / cm 3 = 0,428 cm 3 = 0,000428 m 3
Volumenet af hulrum i prøven er V v = V t - V s = 0,000785 m 3 - 0,000428 m 3 = 0,000357 m 3.
Hulrumsforholdet e er:
e = V v / V s = 0,000357 m 3 / 0,000428 m 3 = 0,83
Opløsning d
Prøvestørrens tæthed beregnes som angivet i indledningen:
ρ s = vægten af de faste elementer / Volumen tørstof + Volume porer = 1178 g / 0,000785 m 3 = 1,5 mg / m 3
Løsning e
Mætningsgraden er S = (V vand / V v) x 100%. Da vi kender massen af vand i prøven, beregnet i punkt b) og dens densitet, er beregningen af dens volumen øjeblikkelig:
ρ vand = M vand / V vand → V vand = 353 g / 1 g / cm 3 = 353 cm 3 = 0,000353 m 3
På den anden side blev volumenet af tomrum beregnet i punkt c)
S = (0.000353 m 3 / 0,000357 m 3) x 100% = 98,9%
Opløsning f
Endelig er procentindholdet af luft A = (V luft / V t) x 100%. Luftvolumen svarer til:
V v - V vand = 0,000357 m 3 - 0,000353 m 3 = 0,000004 m 3
A = (V luft / V t) x 100% = (0,000004 m 3 / 0,000785 m 3) x100% = 0,51%
Referencer
- Berry, P. Jordmekanik. McGraw Hill.
- Constrummatics. Tilsyneladende densitet. Gendannes fra: construmatica.com.
- NRCS. Jordmassetæthed. Gendannes fra: nrcs.usda.gov.
- UNAM. Institut for Edafologi. Jordfysik Analytiske procedurer Manual. Gendannes fra: geologia.unam.mx.
- Wikipedia. Masse massefylde. Gendannet fra: en.wikipedia.org.
- Wikipedia. Etage. Gendannet fra: en.wikipedia.org.