- Jednotky
- Hustota pôdy
- Zrejmá hustota podľa štruktúry
- Zrejmá hustota podľa hĺbky
- Ako merať zdanlivú hustotu?
- Cvičenie bolo vyriešené
- Riešenie
- Riešenie b
- Riešenie c
- Riešenie d
- Riešenie e
- Riešenie f
- Referencie
Zdanlivá hustota vzorky je definovaný ako kvocient medzi jeho hmotnosti a nezmenenom objeme, ktorý zahŕňa všetky priestory alebo póry, ktoré obsahuje. Ak je v týchto priestoroch vzduch, zdanlivá hustota ρ b alebo objemová hustota je:
ρ b = hmotnosť / objem = hmotnosť častíc + hmotnosť vzduchu / objem častíc + objem vzduchu
Obrázok 1. Sypná hmotnosť je veľmi dôležitá pre charakterizáciu pôdy. Zdroj: Wikimedia Commons.
Pri výpočte objemovej hustoty vzorky pôdy sa musí predsušiť v sušiarni pri 105 ° C, až kým nie je hmotnosť konštantná, čo naznačuje, že všetok vzduch sa odparil.
Podľa tejto definície sa zdanlivá hustota pôdy alebo suchá hustota vypočíta týmto spôsobom:
p s = hmotnosť pevnej prvky / Pevný objem + Pore objem
Označuje sa ako M s suchá hmotnosť alebo hmotnosť a V t = V s + V p ako celkový objem, vzorec je:
ρ y = M s / V t
Jednotky
Jednotky objemovej hmotnosti v medzinárodnom systéme jednotiek sú teda kg / m 3 . Avšak, ďalšie jednotky, ako je g / cm 3, a kameniva / meter kubický: Mg / m 3, sú tiež široko používané.
Koncept zdanlivej hustoty je veľmi užitočný, pokiaľ ide o heterogénne a pórovité materiály, ako sú napríklad pôdy, pretože to naznačuje okrem iného ich drenážnu a prevzdušňovaciu kapacitu.
Napríklad slabo porézne pôdy majú vysokú hustotu, sú kompaktné a na rozdiel od pórovitých pôd majú sklon k vode ľahko.
Ak je v póroch vzorky voda alebo iná tekutina, objem po vysušení klesá, preto je pri výpočtoch potrebné poznať podiel pôvodnej vody (pozri rozlíšený príklad).
Hustota pôdy
Zdanlivá hustota materiálov všeobecne vrátane pôdy je veľmi premenlivá, pretože existujú faktory, ako je stupeň zhutnenia, prítomnosť organickej hmoty, jej štruktúra, štruktúra, hĺbka a iné, ktoré ovplyvňujú tvar a tvar. množstvo pórov.
Pôdy sú definované ako heterogénna zmes anorganických látok, organických látok, vzduchu a vody. Môžu mať jemnú, strednú alebo hrubú textúru na dotyk, zatiaľ čo častice súčastí môžu byť usporiadané rôznymi spôsobmi, čo je parameter známy ako štruktúra.
Jemné, dobre štruktúrované pôdy s vysokým percentom organických látok majú tendenciu vykazovať nízke hodnoty zdanlivej hustoty. Naopak, silné pôdy s menšou organickou hmotou a malou štruktúrou majú tendenciu mať vyššie hodnoty.
Zrejmá hustota podľa štruktúry
Zdanlivá hustota má podľa svojej textúry tieto hodnoty:
| textúra | Zdanlivá hustota (g / cm 3 ) |
|---|---|
| pokuta | 1,00 - 1,30 |
| medián | 1,30 - 1,50 |
| hrubý | 1,50 - 1,70 |
Tieto hodnoty slúžia ako všeobecný odkaz. V rašelinových pôdach, bohatý na zvyšky rastlín, zdanlivá hustota môže byť tak nízke, ako je 0,25 g / cm 3 , ak je to je sopečný minerálnej pôde je asi 0,85 g / cm 3 , pričom vo veľmi stlačenej pôd dosahuje 1,90 g / cm 3 .
Zrejmá hustota podľa hĺbky
Hodnota zdanlivej hustoty sa tiež zvyšuje s hĺbkou, pretože pôda je spravidla kompaktnejšia a má nižšie percento organických látok.
Interiér terénu sa skladá z horizontálnych vrstiev alebo vrstiev nazývaných horizonty. Horizonty majú rôzne textúry, zloženie a zhutnenie. Preto predstavujú odchýlky, pokiaľ ide o zdanlivú hustotu.
Obrázok 2. Pôdny profil ukazujúci rôzne horizonty. Zdroj: Wikimedia Commons.
Štúdia pôdy je založená na jej profile, ktorý pozostáva z rôznych horizontov, ktoré nasledujú za sebou usporiadaným vertikálnym spôsobom.
Ako merať zdanlivú hustotu?
Pretože variabilita objemovej hustoty je veľmi veľká, musí sa často merať priamo rôznymi postupmi.
Najjednoduchší spôsob je extrahovať vzorku z pôdy, vložiť do nej trochu kovový valec so známym objemom a zabezpečiť, aby sa pôda nekomprimovala. Extrahovaná vzorka sa uzavrie, aby sa zabránilo strate vlhkosti alebo zmenám charakteristík.
Potom je v laboratóriu vzorka extrahovaná, odvážená a potom umiestnená do sušiarne pri 105 ° C na sušenie na 24 hodín.
Aj keď je to najjednoduchší spôsob, ako zistiť suchú hustotu pôdy, nie je to najviac odporúčané pre pôdy s veľmi voľnou textúrou alebo plné kameňov.
Pre tieto je výhodný spôsob výkopu a uloženie vyťaženej zeminy, ktorou bude vzorka na vysušenie. Objem vzorky sa stanoví naliatím suchého piesku alebo vody do vykopaného otvoru.
V každom prípade zo vzorky je možné určiť veľmi zaujímavé vlastnosti pôdy, ktoré ju charakterizujú. Nasledovné vyriešené cvičenie popisuje, ako to urobiť.
Cvičenie bolo vyriešené
Vzorka hliny s dĺžkou 100 mm sa odoberá z valca na vzorky, ktorého vnútorný priemer je tiež 100 mm. Po zvážení sa získala hmotnosť 1531 g, ktorá bola po vysušení znížená na 1178 g. Merná hmotnosť častíc je 2,75. Je potrebné vypočítať:
a) Sypná hmotnosť vzorky
b) Obsah vlhkosti
c) Prázdny pomer
d) Hustota za sucha
e) Stupeň nasýtenia
f) Obsah vzduchu
Riešenie
Nezmenený objem V t je pôvodný objem vzorky. Pre valec s priemerom D a výškou h je objem:
V valec = V t = plocha základne x výška = πD 2 /4 = π x (100 x 10 -3 M) 2 x 100 x 10 -3 m / 4 = 0,000785 m 3
Vyhlásenie uvádza, že hmotnosť vzorky je M s = 1531 g, preto podľa rovnice uvedenej na začiatku:
ρ b = M s / V t = 1531 g / 0,000785 m 3 = 1950 319 g / m 3 = 1,95 mg / m 3
Riešenie b
Pretože máme pôvodnú hmotnosť a suchú hmotnosť, hmotnosť vody obsiahnutej vo vzorke je rozdielom týchto dvoch:
M voda = 1531 g - 1178 g = 353 g
Percento vlhkosti vo vzorke sa vypočíta takto:
% Vlhkosti = (hmotnosť vody / Ms) x 100% = (353 g / 1178 g) = 29,97%
Riešenie c
Na zistenie pomeru pórovitosti sa musí celkový objem vzorky V t rozdeliť na:
V t = V častice + pórov objem
Objem, ktorý zaberajú častice, sa získa zo suchej hmotnosti a zo špecifickej hmotnosti, z údajov získaných z výroku. Merná hmotnosť s g je kvocient medzi hustotou materiálu a hustotou vody za štandardných podmienok, preto je hustota materiálu:
ρ = y g x ρ voda = 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
Objem pórov vo vzorke je V v = V t - V s = 0.000785 m 3 -, 000428 m 3 = 0,000357 m 3 .
Pomer pórovitosti e je:
e = V V / V s = 0.000357 m 3 / 0,000428 m 3 = 0,83
Riešenie d
Hustota za sucha vo vzorke sa vypočíta tak, ako je uvedené v úvode:
ρ s = hmotnosť tuhých prvkov / objem pevných látok + objemové póry = 1178 g / 0,000785 m 3 = 1,5 Mg / m 3
Riešenie e
Stupeň nasýtenia je S = (V voda / objem / objem ) x 100%. Pretože poznáme hmotnosť vody vo vzorke vypočítanú v bode b) a jej hustotu, výpočet jej objemu je okamžitý:
ρ voda = M voda / V voda → V voda = 353 g / 1 g / cm 3 = 353 cm 3 = 0,000353 m 3
Na druhej strane bol objem dutín vypočítaný v bode c)
S = (0.000353 m 3 / 0,000357 m 3 ) x 100% = 98,9%
Riešenie f
Nakoniec je percentuálny obsah vzduchu A = (V vzduch / Vt ) x 100%. Objem vzduchu zodpovedá:
V v - V voda = 0.000357 m 3 -, 000353 m 3 = 0,000004 m 3
A = (V vzduch / V t ) x 100% = (0,000004 m 3 / 0.000785 m 3 ) x 100% = 0,51%
Referencie
- Berry, P. Soil Mechanics. McGraw Hill.
- Constrummatics. Zrejmá hustota. Získané z: construmatica.com.
- NRCS. Hustota pôdy. Získané z: nrcs.usda.gov.
- UNAM. Katedra edafológie. Príručka analytických postupov pre fyziku pôdy. Získané z: geologia.unam.mx.
- Wikipedia. Objemová hustota. Obnovené z: en.wikipedia.org.
- Wikipedia. Floor. Obnovené z: en.wikipedia.org.