Scheinbare Formeldichte, Einheiten und Übungen gelöst

Der scheinbare Dichte einer Probe ist definiert als der Quotient zwischen ihrer Masse und dem Volumen ohne Änderung, der alle Räume oder Poren enthält, die sie enthält. Wenn es Luft in diesen Räumen gibt, scheinbare Dichte ρ_B, entweder Schüttdichte Ist:

ρ_B = Masse / Volumen = Masse _Partikel + Masse _Luft /Volumen _Partikel+ Volumen _Luft

Abbildung 1. Die scheinbare Dichte ist sehr wichtig, um Böden zu charakterisieren. Quelle: Wikimedia Commons.

Wenn die scheinbare Dichte einer Bodenprobe berechnet wird, muss sie zuvor in einem Ofen bei 105 ° C trocknen, bis der Teig konstant ist, was darauf hinweist, dass die gesamte Luft verdampft ist.

Nach dieser Definition die scheinbare Dichte der Böden oder Trockene Dichte, Es wird auf diese Weise berechnet:

ρ_S = Gewicht von festen Elementen / Volumen _Feststoffe + Volumen _Poren

Zeigt, wie m_S zum Trockengewicht oder zur Masse und v_T = V_S + V_P Wie das Gesamtvolumen bleibt die Formel bleibt:

ρ_S = M_S / V_T

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Einheiten

Die scheinbaren Dichteeinheiten im internationalen Einheitensystem sind kg/m³. Andere Einheiten wie G/cm³ und Megagramos/Kubikmeter: mg/m³ Sie werden auch weit verbreitet.

Das Konzept der scheinbaren Dichte ist sehr nützlich, wenn es um heterogene und poröse Materialien wie Böden geht, da es unter anderem auf seine Entwässerung und Belüftungskapazität hinweist.

Zum Beispiel haben kleine poröse Böden eine hohe scheinbare Dichten, sie sind kompakt und neigen dazu, im Gegensatz zu porösen Böden leicht zu erregen.

Wenn sich Wasser oder andere Flüssigkeit in der Probe befindet, nimmt das Volumen nach dem Trocknen ab. Daher ist zum Zeitpunkt der Berechnungen erforderlich, den Anteil des ursprünglichen Wassers zu kennen (siehe Beispielauflösung).

Scheinbare Bodendichte

Die scheinbare Dichte der Materialien im Allgemeinen, einschließlich des Bodens, ist sehr unterschiedlich, da es Faktoren wie den Verdichtungsgrad, das Vorhandensein von organischer Substanz, ihre Textur, Struktur, die Tiefe und andere, die die Form und die Form und die beeinflussen Menge an porösen Räumen.

Böden sind definiert als eine heterogene Mischung aus anorganischen Substanzen, organischen Substanzen, Luft und Wasser. Zur Berührung kann sein Textur fein, mittel oder dick, während Komponentenpartikel auf verschiedene Weise organisiert werden können, ein Parameter, der als bekannt ist Struktur.

Feine, gut strukturierte Böden und mit einem hohen Prozentsatz der organischen Substanz haben normalerweise niedrige scheinbare Dichtewerte. Im Gegenteil.

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Scheinbare Dichte nach Textur

Nach seiner Textur hat die scheinbare Dichte die folgenden Werte:

Textur	Scheinbare Dichte (g/cm3)
Bußgeld	1.00 - 1.30
Median	1.30 - 1.fünfzig
Grob	1.50 - 1.70

Diese Werte dienen als allgemeine Referenz. In turbosösen Böden, in Pflanzenabfällen reichlich vorhanden, kann die scheinbare Dichte bis zu 0 betragen.25 g/cm³, Wenn es sich um einen vulkanischen Mineralboden handelt, ist es ungefähr 0.85 g/cm³, Während in sehr verdichteten Böden erreicht es 1.90 g/cm³.

Offensichtliche Dichte nach Tiefe

Der scheinbare Dichtewert nimmt auch mit der Tiefe zu, da der Boden normalerweise mehr verdichtet ist und einen geringeren Prozentsatz an organischer Substanz aufweist.

Das Innere des Landes besteht aus horizontalen Schichten oder Schichten, genannt Horizont. Horizonte haben unterschiedliche Texturen, Komposition und Verdichtung. Daher weisen sie eine Variation der scheinbaren Dichte auf.

Figur 2. Ein Bodenprofil, das die verschiedenen Horizonte zeigt. Quelle: Wikimedia Commons.

Eine Bodenstudie basiert auf ihrer Profil, das besteht aus verschiedenen Horizonten, die sich auf vertikale Weise folgen.

Wie man die scheinbare Dichte misst?

Da die Variabilität der scheinbaren Dichte sehr groß ist, ist es häufig erforderlich, sie direkt durch verschiedene Verfahren zu messen.

Die einfachste Methode besteht darin, eine Probe aus dem Boden zu extrahieren, einen Sweep mit einem Raummetallzylinder mit bekanntem Volumen einzuführen und den Boden nicht zu verdichten. Die extrahierte Probe ist versiegelt, um Feuchtigkeitsverlust oder Veränderung der Eigenschaften zu vermeiden.

Dann wird im Labor die Probe extrahiert, gewogen und dann in einem Ofen bei 105 ° C gestellt, um 24 Stunden lang zu trocknen, um sie zu trocknen.

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Während es der einfachste Weg ist, die Trockendichte des Bodens zu finden, ist es nicht die am meisten empfohlene für Böden mit sehr losen Texturen oder voller Steine.

Für diese ist die Methode zum Graben eines Loch. Das Volumen der Probe wird bestimmt, wie trockener Sand oder Wasser im Cavado -Loch gegossen wird.

In jedem Fall ist es aus der Probe möglich, sehr interessante Eigenschaften des Bodens zu bestimmen, um ihn zu charakterisieren. Die nächste aufgelöste Übung beschreibt, wie es geht.

Übung gelöst

Eine 100 -mm -Länge -Tonprobe wird aus dem Probenzylinder extrahiert, dessen Innendurchmesser auch 100 mm beträgt. Mit Trauer wird eine Masse von 1531 g erhalten, die nach dem Trocknen auf 1178 g reduziert wird. Das spezifische Gewicht der Partikel beträgt 2.75. Es wird gebeten, zu berechnen:

a) die scheinbare Dichte der Probe

b) Feuchtigkeitsinhalt

c) die leere Beziehung

d) Trockendichte

e) der Sättigungsgrad

f) Luftinhalt

Lösung für

Das Volumen ohne zu ändern v_T Es ist das ursprüngliche Volumen der Probe. Für einen Durchmesser D und Höhe H -Zylinder beträgt das Volumen:

V _Zylinder = V_T = Basisfläche x Höhe = πd²/4 = π x (100 x 10)^-3 M)² x 100 x 10 ^-3 m/ 4 = 0.000785 m³

Die Aussage bestätigt, dass die Masse der Stichprobe m ist_S = 1531 g, daher gemäß der zu Beginn angegebenen Gleichung:

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

Lösung b

Da wir die ursprüngliche Masse und die Trockenmasse haben, ist die in der Probe enthaltene Masse des Wassers die Differenz dieser beiden:

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M _Wasser = 1531 g - 1178 g = 353 g

Der Prozentsatz der Feuchtigkeit in der Probe wird wie folgt berechnet:

% Luftfeuchtigkeit = (Masse _Wasser / Ms) x 100 % = (353 g / 1178 g) = 29. 97 %

Lösung c

Um das leere Verhältnis zu finden, muss das Gesamtvolumen der Probe V abgebaut werden_T In:

V _T = V _Partikel + Volumen _Poren

Das von den Partikeln besetzte Volumen erfolgt aus der Trockenmasse und der spezifischen Gewicht, Daten, die aus der Anweisung erhalten wurden. Die spezifische Schwerkraft s_G Es ist das Verhältnis zwischen der Dichte des Materials und der Dichte des Wassers unter Standardbedingungen, daher ist die Dichte des Materials:

ρ = s_G x ρ_Wasser = 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

Das Volumen der Lücken in der Probe ist V_v = V_T - V_S = 0.000785 m³ - 0.000428 m³ = 0.000357 m³.

Die leere Beziehung Und Ist:

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

Lösung d

Die Trockendichte der Probe wird wie in der Einführung angegeben berechnet:

ρ_S = Gewicht von festen Elementen / Volumen _Feststoffe + Volumen _Poren= 1178 g/0.000785 m³ = 1.5 mg/m³

Lösung e

Der Sättigungsgrad beträgt s = (v_Wasser / V_v ) X 100%. Da wir die Wassermasse in der Probe kennen, berechnet in Artikel B) und ihre Dichte, ist die Berechnung ihres Volumens unmittelbar:

ρ_Wasser = M_Wasser / V _Wasser → v_Wasser = 353 g / 1 g / cm³ = 353 cm³ = 0.000353 m³

Andererseits wurde das Lückenvolumen in dem Artikel C berechnet)

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

Lösung f

Schließlich ist der prozentuale Luftgehalt a = (v_Luft / V_T) X 100%. Das Luftvolumen entspricht:

V_v - V_Wasser = 0.000357 m³ - 0.000353 m³ = 0.000004 m³

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

Verweise

1. Berry, p. Bodenmechanik. McGraw Hill.
2. Konstumatisch. Scheinbare Dichte. Wiederhergestellt von: konstumatisch.com.
3. NRCS. Bodendichte. Erholt von: NRCS.USDA.Regierung.
4. Unam. Abteilung EDAPHOLOGIE. Handbuch für analytische Verfahren der Bodenphysik. Erholt von: Geologie.Unam.mx.
5. Wikipedia. Schüttdichte. Abgerufen von: in.Wikipedia.Org.
6. Wikipedia. Boden. Abgerufen von: in.Wikipedia.Org.