Ketumpatan formula, unit dan latihan yang jelas diselesaikan

The ketumpatan yang jelas sampel ditakrifkan sebagai kuota antara jisimnya dan kelantangan tanpa mengubah, yang merangkumi semua ruang atau liang yang mengandungi. Sekiranya terdapat udara di ruang ini, ketumpatan jelas ρ_b, Sama ada Ketumpatan pukal adalah:

ρ_b = Jisim / kelantangan = jisim _zarah + Massa _udara /Volum _zarah+ Kelantangan _udara

Rajah 1. Ketumpatan yang jelas sangat penting untuk mencirikan tanah. Sumber: Wikimedia Commons.

Apabila ketumpatan sampel tanah yang jelas dikira, ia mesti sebelum ini mengeringkan dalam ketuhar pada 105 ° C sehingga adunan adalah malar, menunjukkan bahawa semua udara telah menguap.

Menurut definisi ini, ketumpatan tanah yang jelas atau Ketumpatan kering, Ia dikira dengan cara ini:

ρ_s = Berat elemen pepejal / kelantangan _pepejal + Kelantangan _liang

Menandakan bagaimana m_s kepada berat kering atau jisim dan v_t = V_s + V_p Seperti jumlah keseluruhan, formula kekal:

ρ_s = M_s / V_t

[TOC]

Unit

Unit ketumpatan yang jelas dalam sistem unit antarabangsa adalah kg/m³. Walau bagaimanapun, unit lain seperti g/cm³ dan megagramos/meter padu: mg/m³ Mereka juga digunakan secara meluas.

Konsep ketumpatan yang jelas sangat berguna ketika datang ke bahan -bahan heterogen dan berliang seperti tanah, kerana ia menunjukkan kapasiti saliran dan pengudaraannya, antara kualiti lain.

Sebagai contoh, tanah berliang kecil mempunyai kepadatan yang tinggi, mereka padat dan cenderung mudah terangsang, tidak seperti tanah berliang.

Apabila terdapat air atau cecair lain dalam sampel, jumlah selepas pengeringan berkurangan, oleh itu pada masa pengiraan, perlu mengetahui perkadaran air asal (lihat contoh diselesaikan).

Ketumpatan tanah yang jelas

Ketumpatan bahan yang jelas secara umum, termasuk tanah, sangat berubah -ubah, kerana terdapat faktor -faktor seperti tahap pemadatan, kehadiran bahan organik, tekstur, struktur, kedalaman dan lain -lain, yang mempengaruhi bentuk dan Jumlah ruang berliang.

Tanah ditakrifkan sebagai campuran heterogen bahan bukan organik, bahan organik, udara dan air. Ke sentuhan boleh tekstur halus, sederhana atau tebal, manakala zarah komponen boleh diatur dalam pelbagai cara, parameter yang dikenali sebagai struktur.

Tanah yang baik dan berstruktur dengan baik dan dengan peratusan bahan organik yang tinggi biasanya mempunyai nilai ketumpatan yang rendah. Sebaliknya, tanah tebal, dengan bahan organik yang kurang dan sedikit penstrukturan, cenderung mempunyai nilai yang lebih tinggi.

Boleh melayani anda: ujian ketegangan: bagaimana ia dilakukan, sifat, contoh

Ketumpatan yang jelas mengikut tekstur

Menurut teksturnya, ketumpatan yang jelas mempunyai nilai berikut:

Tekstur	Ketumpatan yang jelas (g/cm3)
Baik	1.00 - 1.30
Median	1.30 - 1.lima puluh
Kasar	1.50 - 1.70

Nilai -nilai ini berfungsi sebagai rujukan umum. Dalam tanah turbosus, banyak sisa tumbuhan, ketumpatan yang jelas boleh serendah 0.25 g/cm³, Sekiranya ia adalah tanah mineral gunung berapi, ia adalah sekitar 0.85 g/cm³, Sementara di tanah yang sangat padat ia mencapai 1.90 g/cm³.

Ketumpatan yang jelas mengikut kedalaman

Nilai ketumpatan yang jelas juga meningkat dengan kedalaman, kerana tanah biasanya lebih padat dan mempunyai peratusan bahan organik yang lebih rendah.

Bahagian dalam tanah terdiri daripada lapisan mendatar atau strata, yang dipanggil Cakrawala. Horizons mempunyai tekstur, komposisi dan pemadatan yang berbeza. Oleh itu mereka membentangkan variasi dalam ketumpatan yang jelas.

Rajah 2. Profil tanah yang menunjukkan cakrawala yang berbeza. Sumber: Wikimedia Commons.

Kajian tanah berdasarkannya profil, yang terdiri daripada pelbagai cakrawala yang mengikuti satu sama lain dengan cara menegak.

Cara mengukur ketumpatan yang jelas?

Oleh kerana kebolehubahan dalam ketumpatan jelas sangat besar, sering kali perlu untuk mengukurnya secara langsung melalui pelbagai prosedur.

Kaedah yang paling mudah terdiri daripada mengekstrak sampel dari tanah, memperkenalkannya dengan sapuan dengan silinder logam ruang yang diketahui dan memastikan tidak memadatkan tanah. Sampel yang diekstrak dimeteraikan, untuk mengelakkan kehilangan kelembapan atau perubahan ciri -ciri.

Kemudian di makmal sampel diekstrak, ditimbang dan kemudian diletakkan di dalam ketuhar pada 105 º C untuk kering selama 24 jam.

Boleh melayani anda: badan angkasa

Walaupun ia adalah cara paling mudah untuk mencari ketumpatan kering tanah, ia bukan yang paling disyorkan untuk tanah dengan tekstur yang sangat longgar atau penuh dengan batu.

Untuk ini, kaedah menggali lubang adalah lebih baik dan menyelamatkan bumi yang diekstrak, yang akan menjadi sampel kering. Jumlah sampel ditentukan menuangkan pasir atau air kering di lubang cavado.

Walau apa pun, dari sampel adalah mungkin untuk menentukan sifat -sifat yang sangat menarik dari tanah untuk mencirikannya. Latihan yang diselesaikan seterusnya menerangkan cara melakukannya.

Latihan diselesaikan

Sampel tanah liat panjang 100 mm diekstrak dari silinder sampel, diameter dalamannya juga 100 mm. Dengan kesedihan jisim 1531 g diperolehi, yang pernah kering dikurangkan hingga 1178 g. Graviti spesifik zarah adalah 2.75. Diminta untuk mengira:

a) Ketumpatan sampel yang jelas

b) kandungan kelembapan

c) hubungan kosong

d) ketumpatan kering

e) tahap ketepuan

f) kandungan udara

Penyelesaian kepada

Kelantangan tanpa mengubah v_t Ia adalah jumlah asal sampel. Untuk diameter d dan ketinggian H silinder, kelantangannya ialah:

V _silinder = V_t = Kawasan asas x ketinggian = πd²/4 = π x (100 x 10^-3 m)² x 100 x 10 ^-3 m/ 4 = 0.000785 m³

Kenyataan itu menegaskan bahawa jisim sampel adalah m_s = 1531 g, oleh itu mengikut persamaan yang diberikan pada mulanya:

ρ_b = M_s / V_t  = 1531 g / 0.000785 m³ = 1950319 g/ m³ = 1.95 mg/m³

Penyelesaian b

Seperti yang kita mempunyai jisim asal dan jisim kering, jisim air yang terkandung dalam sampel adalah perbezaan kedua -dua ini:

Boleh melayani anda: proses isobaric: formula, persamaan, eksperimen, latihan

M _air = 1531 g - 1178 g = 353 g

Peratusan kelembapan dalam sampel dikira seperti berikut:

% Kelembapan = (jisim _air / Ms) x 100 % = (353 g / 1178 g) = 29. 97 %

Penyelesaian c

Untuk mencari nisbah kosong, jumlah jumlah sampel V mesti dipecahkan_t dalam:

V _t = V _zarah + Kelantangan _liang

Jumlah yang diduduki oleh zarah diperoleh dari jisim kering dan graviti tertentu, data yang diperoleh dari pernyataan. Graviti tertentu s_g Ia adalah nisbah antara ketumpatan bahan dan ketumpatan air dalam keadaan standard, oleh itu ketumpatan bahan adalah:

ρ = s_g x ρ_air = 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

Jumlah jurang dalam sampel ialah v_v = V_t - V_s = 0.000785 m³ - 0.000428 m³ = 0.000357 m³.

Hubungan kosong dan adalah:

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

Penyelesaian d

Ketumpatan kering sampel dikira seperti yang ditunjukkan dalam pengenalan:

ρ_s = Berat elemen pepejal / kelantangan _pepejal + Kelantangan _liang= 1178 g/0.000785 m³ = 1.5 mg/m³

Penyelesaian e

Tahap ketepuan adalah s = (v_air / V_v ) X 100%. Oleh kerana kita mengetahui jisim air dalam sampel, dikira dalam item b) dan ketumpatannya, pengiraan jumlahnya segera:

ρ_air = M_air / V _air → V_air = 353 g / 1 g / cm³ = 353 cm³ = 0.000353 m³

Sebaliknya, jumlah jurang dikira dalam item c)

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

Penyelesaian f

Akhirnya peratusan kandungan udara adalah a = (v_udara / V_t) X 100%. Jumlah udara sepadan dengan:

V_v - V_air = 0.000357 m³ - 0.000353 m³ = 0.000004 m³

A = (v_udara / V_t) x 100% = (0.000004 m³/ 0.000785 m³) x100 % = 0.51 %

Rujukan

1. Berry, ms. Mekanik tanah. McGraw Hill.
2. Construmatic. Ketumpatan yang jelas. Pulih dari: construmatic.com.
3. NRCS. Ketumpatan pukal tanah. Pulih dari: NRCS.USDA.Gov.
4. Unam. Jabatan Edaphology. Manual Prosedur Analisis Fizik Tanah. Pulih dari: geologi.Unam.mx.
5. Wikipedia. Ketumpatan pukal. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org.
6. Wikipedia. Lantai. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org.