ЯВНА ПЛЪТНОСТ: ФОРМУЛА, ЕДИНИЦИ И РЕШЕНИ УПРАЖНЕНИЯ - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

На видимата плътност на пробата се определя като отношение между неговите мас и непроменено обем, който включва всички пространства или пори, че тя съдържа. Ако има въздух в тези пространства, видимата плътност ρ _b или обемната плътност е:

ρ _b = маса / обем = маса на _{частиците} + маса на _{въздуха} / обем на _{частиците} + обем на _{въздуха}

Фигура 1. Насипната плътност е много важна за характеризиране на почвите. Източник: Wikimedia Commons.

При изчисляване на насипната плътност на почвена проба, тя трябва да бъде предварително изсушена във фурна при 105 ° С, докато масата е постоянна, което показва, че целият въздух се е изпарил.

Според това определение, видимата плътност на почвите или сухата плътност, се изчислява по този начин:

ρ _s = Тегло на твърдите елементи / _Твърд обем + _Pore обем

Означавайки като M _s сухото тегло или маса и V _t = V _s + V _p като общия обем, формулата е:

ρ _s = M _s / V _t

Единици

Единиците за насипна плътност в Международната система от единици са kg / m ³. Въпреки това, други единици като g / cm ³ и мегаграми / кубически метър: Mg / m ³ също ^са широко използвани.

Концепцията за привидна плътност е много полезна, когато става дума за разнородни и порести материали, като почви, тъй като наред с други качества е показателно и за тяхната дренажна и аерационна способност.

Например, слабо порести почви имат висока насипна плътност, компактни са и са склонни да поливат лесно, за разлика от порестите почви.

Когато в порите на пробата има вода или друга течност, обемът след изсъхване намалява, следователно при извършване на изчисленията е необходимо да се знае оригиналната водна пропорция (вижте разрешения пример).

Насипна плътност на почвата

Привидната плътност на материалите като цяло, включително почвата, е силно променлива, тъй като има фактори като степента на уплътняване, наличието на органична материя, нейната текстура, структура, дълбочина и други, които влияят на формата и формата. количество порни пространства.

Почвите се определят като разнородна смес от неорганични вещества, органични вещества, въздух и вода. Те могат да бъдат фини, средни или груби по текстура на пипане, докато съставните частици могат да бъдат подредени по различни начини, параметър, известен като структура.

Фините, добре структурирани почви с висок процент органична материя имат тенденция да имат ниски стойности на видима плътност. Напротив, дебелите почви, с по-малко органична материя и малко структура, са склонни да имат по-високи стойности.

Явна плътност според текстурата

Според своята текстура видимата плътност има следните стойности:

текстура	Привидна плътност (g / cm 3)
Глоба	1,00 - 1,30
Медиана	1.30 - 1.50
брутен	1,50 - 1,70

Тези стойности служат като обща справка. В торфените почви, изобилстващи от растителни остатъци, видимата плътност може да достигне 0,25 g / cm ³, ако става дума за вулканична минерална почва, тя е около 0,85 g / cm ³, докато в много уплътнени почви достига 1,90 g / см ³.

Явна плътност според дълбочината

Привидната стойност на плътността също нараства с дълбочината, тъй като почвата като цяло е по-уплътнена и има по-нисък процент органична материя.

Вътрешността на терена е съставена от хоризонтални слоеве или слоеве, наречени хоризонти. Хоризонтите имат различни текстури, състав и уплътняване. Следователно те представляват вариация по отношение на видимата плътност.

Фигура 2. Почвен профил, показващ различните хоризонти. Източник: Wikimedia Commons.

Изследването на почвата се основава на нейния профил, който се състои от различни хоризонти, които следват един друг по подреден вертикален начин.

Как да се измери видимата плътност?

Тъй като променливостта на насипната плътност е много голяма, тя често трябва да се измерва директно чрез различни процедури.

Най-простият метод е да извлечете проба от почвата, като в нея поставите малко метален цилиндър с известен обем и внимавате да не уплътните почвата. Екстрахираната проба се запечатва, за да се избегне загуба на влажност или промяна на характеристиките.

След това в лабораторията пробата се екстрахира, претегля и след това се поставя във фурна при 105 ° С, за да изсъхне за 24 часа.

Въпреки че това е най-простият начин да се намери сухата плътност на почвата, тя не е най-препоръчителна за почви с много рохкава текстура или пълни с камъни.

За тях е за предпочитане методът за изкопаване на дупка и запазване на извлечената земя, която ще бъде пробата да изсъхне. Обемът на пробата се определя чрез изливане на сух пясък или вода в изкопаната дупка.

Във всеки случай от пробата може да се определят много интересни свойства на почвата, за да се характеризират. Следното решено упражнение описва как да го направите.

Упражнението е разрешено

От цилиндъра на пробата се изтегля проба от глина с дължина 100 mm, чийто вътрешен диаметър също е 100 mm. При претегляне се получава маса от 1531 g, която веднъж суха се намалява до 1178 g. Специфичното тегло на частиците е 2,75. Той се изисква да се изчисли:

а) Обемна плътност на пробата

б) Съдържание на влага

в) Коефициентът на празнота

г) Суха плътност

д) Степента на насищане

е) Въздушно съдържание

Решение за

Непромененият обем V _t е първоначалният обем на пробата. За цилиндър с диаметър D и височина h обемът е:

V _{цилиндър} = V _т = Площ на база х височина = πD ² /4 = π х (100 х 10 ^-3 т) ² х 100 х 10 ^-3 M / 4 = 0.000785 m ³

В изявлението се посочва, че масата на пробата е M _s = 1531 g, следователно според уравнението, дадено в началото:

ρ _b = M _s / V _t = 1531 g / 0.000785 m ³ = 1950 319 g / m ³ = 1.95 Mg / m ³

Решение b

Тъй като имаме оригиналната маса и сухата маса, масата на водата, съдържаща се в пробата, е разликата на тези две:

M _вода = 1531 g - 1178 g = 353 g

Процентът влага в пробата се изчислява, както следва:

% Влага = (Маса на _водата / Ms) x 100% = (353 g / 1178 g) = 29. 97%

Решение c

За да намерите съотношението на празнотата, общият обем на пробата V _t трябва да се раздели на:

V _t = V _{частици} + обем на _порите

Обемът, зает от частиците, се получава от сухата маса и специфичната гравитация, данни, получени от изявлението. Специфичното тегло s _g е коефициентът между плътността на материала и плътността на водата при стандартни условия, следователно плътността на материала е:

ρ = s _g x ρ _вода = 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

Обемът на празнините в пробата е V _v = V _t - V _s = 0,000785 m ³ - 0,000428 m ³ = 0,000357 m ³.

Отношението на празнотата e е:

e = V _v / V _s = 0,000357 m ³ / 0,000428 m ³ = 0,83

Решение г

Сухата плътност на пробата се изчислява, както е посочено във въвеждането:

ρ _s = Тегло на твърдите елементи / Обемни _{твърди частици} + Обемни _пори = 1178 g / 0,000785 m ³ = 1,5 Mg / m ³

Решение e

Степента на насищане е S = (V _вода / V _v) х 100%. Тъй като знаем масата на водата в пробата, изчислена в точка б) и нейната плътност, изчислението на нейния обем е незабавно:

ρ _вода = M _вода / V _вода → V _вода = 353 g / 1 g / cm ³ = 353 cm ³ = 0.000353 m ³

От друга страна, обемът на празнините е изчислен в точка в)

S = (0,000353 m ³ / 0,000357 m ³) x 100% = 98,9%

Решение f

И накрая, процентното съдържание на въздух е A = (V _въздух / V _t) х 100%. Обемът на въздуха съответства на:

V _v - V _вода = 0,000357 m ³ - 0,000353 m ³ = 0,000004 m ³

A = (V _въздух / V _t) x 100% = (0,000004 m ³ / 0,000785 m ³) x100 % = 0,51%

Препратки

1. Бери, П. Механика на почвата. McGraw Hill.
2. Constrummatics. Явна плътност. Възстановено от: construmatica.com.
3. Чуждестранните дружества. Насипна плътност на почвата. Възстановени от: nrcs.usda.gov.
4. Пумас. Катедра по Едафология. Ръководство за аналитични процедури по физика на почвата. Възстановено от: geologia.unam.mx.
5. Wikipedia. Обемна плътност Възстановено от: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Етаж. Възстановено от: en.wikipedia.org.