Content

• Passos
• Consells
• Advertències
• Materials necessaris

La porositat fa referència al valor utilitzat per descriure la quantitat d'espai buit o buit que hi ha en una mostra determinada. Aquesta característica es mesura habitualment en estudis del sòl, ja que és necessari tenir certs nivells de porositat per créixer les plantes. Es pot calcular teòricament a través d’equacions i valors donats, ítems presents a qüestions de proves i avaluacions. Tanmateix, la porositat també es pot determinar trobant els valors necessaris per a aquesta resolució de manera experimental, ja sigui al laboratori o al camp.

Passos

Mètode 1 de 4: Calcular la porositat teòricament per volums

1. 

   Extreu variables útils de la informació presentada. Quan calculeu teòricament la porositat, tindreu una situació d’exemple que conté alguns dels valors necessaris. Llegiu atentament la pregunta i cerqueu variables com el volum total (), el volum sòlid () i el volum de porus (). Sempre amb molta atenció a les unitats d’aquests valors.
   • És útil escriure aquests valors per separat. Per exemple, si el problema ofereix els valors de e, escriureu:
     • ;
     • .

2. 

   
   
   Escriu l’equació adequada. Per definició, la porositat () és igual al volum de porus () dividit pel volum total (), o. Tingueu en compte que aquesta no és l’única equació per aquest propòsit. Si es donen els valors respecte a la densitat respecte a un lot o a una partícula en lloc d’un volum, caldrà utilitzar una fórmula diferent.

3. 

   
   
   Estableix els valors de les variables de volum. Sempre és útil tenir en compte que representa la suma entre els volums sòlids i els porus, o. Aquesta relació es pot reordenar per tal de poder resoldre qualsevol de les variables de volum, sempre que es coneguin les altres dues. Per exemple, .
   • Utilitzant els mateixos valors enumerats al pas anterior (e), podreu resoldre-ho per trobar-ho.

4. 

   
   
   Inseriu les variables de volum conegudes a l'equació de porositat. Després de determinar un valor i un valor per a, podeu introduir tots dos en l'equació de porositat,. Recordeu incloure també unitats per a i. A més, és important que les unitats tinguin la mateixa mida, o caldrà realitzar una anàlisi dimensional per assolir la compatibilitat prevista.
   • És important que les unitats siguin compatibles perquè la porositat s’indica amb un valor sense unitats i s’expressa generalment en percentatge. La divisió cancela les unitats de les variables de volum.

5. 

   Resol l'equació per obtenir un valor perositat. Ara que l'equació està totalment definida i amb els valors adequats al seu lloc, podeu resoldre-la amb una aritmètica senzilla. Pot ser útil tenir una calculadora a mà en aquesta part.
   • Com que la porositat s’expressa normalment en percentatge, és habitual multiplicar el valor decimal resultant per.
   • Utilitzant els mateixos valors que els exemples anteriors, l’equació tindrà un aspecte semblant a:
     • Si voleu expressar aquest valor en format percentual, heu de multiplicar-lo per tal de determinar-lo.

Mètode 2 de 4: Calcular la porositat teòricament per densitat

1. 

   Suposem que la densitat de partícules () de la mostra és igual. Aquest valor en una mostra consisteix a dividir la massa pel volum. Quan es tracti de mostres de sòl, la densitat mitjana de partícules serà propera. Per aquesta raó, se suposa que el valor és igual a la densitat de partícules de qualsevol mostra del sòl, excepte quan s'especifica.

2. 

   Utilitzeu la relació entre volum i densitat per obtenir la vostra equació. Com que la densitat es defineix com a massa per volum i la porositat es pot definir pel volum de porus sobre el volum total, és possible expressar la porositat també en termes de densitat. El resultat serà l'equació, on representa la porositat, representa la densitat del lot i representa la densitat de partícules de la mostra.

3. 

   Determineu el valor. En un sentit senzill, ja s’expressarà amb claredat. Si no s’ha donat el valor, potser coneixeu altres valors, com ara la massa seca i el volum de la mostra. En aquest cas, dividireu la massa seca de la mostra pel seu volum per tal de determinar el valor de la densitat del lot o.

4. 

   Resoleu el problema si introduïu els valors de densitat adequats. Ara que coneixeu els valors requerits en i, podeu determinar el valor de. Tingueu en compte que el valor obtingut dividint e deu sempre ser menor que, per tant, l’equació mai resultarà en un valor negatiu. Si això succeeix, possiblement heu realitzat la divisió per, que és incorrecta.
   • Aquesta equació es tradueix en un valor decimal de la porositat. Per expressar-ho en percentatge, només cal multiplicar-lo per. Per exemple, .

Mètode 3 de 4: Càlcul experimental de la porositat per saturació

1. 

   Mesureu el volum de la mostra. Podeu mesurar-lo directament si la mostra omple exactament un contenidor amb un volum conegut. També és possible transferir-lo a un contenidor com un batedor graduat per tal de fer aquesta mesura. Si no és possible determinar el volum directament, intenteu fer-ho matemàticament.
   • Tingueu en compte que la transferència de la mostra d’un recipient a un altre pot afectar la porositat i desintegrar el material.

2. 

   Mesureu un volum d’aigua. L’import exacte a mesurar no importa. Els dos punts crucials en aquest pas són mesurar més aigua de la necessària per a la saturació de la mostra i registrar la quantitat precisa amb què vau començar. Aquesta és l’única manera de saber exactament quant s’ha utilitzat.

3. 

   Saturar la mostra amb aigua. Aquest és un pas senzill, però pot tenir els seus reptes. Heu d’afegir aigua suficient perquè s’omplin tots els porus de la mostra, però res més. Tot i que és important aproximar-nos al màxim possible a l’hora de saturar la mostra, sempre existirà algun marge d’error. Porteu el nivell d’aigua el més alt possible al nivell de la superfície sòlida.

4. 

   Registra el valor del volum d’aigua utilitzat. Per fer-ho, heu de restar el volum d’aigua que sobra del volum inicial, resultant amb la quantitat que s’ha extret. El volum d'aigua utilitzat és aproximadament igual al volum de porus de la mostra.

5. 

   Prepareu l’equació per trobar la porositat del volum. Ara que coneixeu el volum de mostra () i el volum de porus (), podeu afegir-los per obtenir el volum total (). Ara podeu fer servir l’equació per determinar el valor de porositat ().

6. 

   Feu els càlculs per calcular el valor de porositat de la mostra. Inseriu els valors adequats a l'equació, sempre recordant les unitats utilitzades i tenint cura que es cancel·lin adequadament les unes a les altres, ja que és una quantitat sense unitats. Una calculadora també pot ser útil en aquest pas.

Mètode 4 de 4: Càlcul de la porositat al camp mitjançant mostres

1. 

   Saturar la zona a provar. Una bona manera de fer-ho és col·locar un pes d’anell d’acer (com un de diàmetre i alçada de) al sòl, en el punt d’on s’extreurà la mostra i omplir-la d’aigua. Deixeu-lo reposar durant la nit o fins que s’hagi absorbit completament pel sòl. Això farà que sigui més fàcil recollir la vostra mostra.
   • Es poden trobar pesos d’anells d’acer a les botigues de subministraments de l’edifici i a Internet.

2. 

   Ferma el pes de l'anell a terra. Amb un bloc i un martell de fusta, premeu el pes de l’anell fins que penetri a la superfície del sòl. La porció que es troba dins de la circumferència s’anomena nucli, o mostra central. La llanta serveix per protegir-la de les molèsties durant la recollida.

3. 

   Cavar al voltant de la vora d’acer. Utilitzeu una pala i altres eines per excavar amb cura el pes de l'anell, tenint cura de no molestar el sòl del seu interior. Talleu les arrels presents a la part inferior.

4. 

   Traieu l’anell. Després de netejar el sòl circumdant, serà possible eliminar-lo juntament amb la mostra del forat excavat. Mantingueu-lo dins de la circumferència sense molestar-lo, tenint sempre cura de no perdre parts de la mostra durant el transport.

5. 

   Tingueu en compte el valor de massa saturada de la mostra. Col·loqueu el pes de l'anell en un recipient gran i net. Afegiu aigua fins que la mostra estigui completament saturada i no pugui absorbir més. Pesem la mostra present a l'interior i restem d'aquest valor la massa del pes de l'anell. Com a resultat, tindreu la massa saturada de la vostra mostra.

6. 

   Tingueu en compte el volum de la mostra. Aquest serà el mateix que el volum de l’anell. Com que és un cilindre, per calcular el volum, caldrà multiplicar l’altura del sòlid pel radi quadrat (el radi és la distància del centre fins a la vora del cercle) i multiplicar aquest valor per (normalment arrodonit a ). Si no coneixeu el valor del radi, podeu mesurar-lo sobre el cilindre a la seva part més ampla i dividir-lo per dos.

7. 

   Transferir el sòl a un recipient tèrmic. Recordeu-ho de pesar i escriviu la vostra massa (). Si teniu previst utilitzar un microones per assecar la mostra, és crucial que el contenidor no contingui elements metàl·lics i que sigui segur per al seu ús en aquest tipus de forn.

8. 

   Secar la mostra. Si utilitzeu un microones, deu minuts a alta potència han de ser suficients per assecar-se. D’aquesta manera es garanteix que tots els porus s’hi troben completament sense aigua. També podeu assecar la mostra en un forn convencional a una temperatura d'almenys dues hores. Tot i que encara estan plens d’aire, això no afectarà la massa de la mostra.

9. 

   Pesar la mostra seca per determinar la massa total (). Recordeu que aquest valor no representa la massa de la vostra mostra, sinó la massa de la mostra més la massa del contenidor. No utilitzeu aquest valor per calcular la porositat.

10. 

    Resteu a partir de per determinar el valor de massa seca de la mostra (). Per fer-ho, simplement resteu amb la mostra la massa inicial del contenidor. Els valors han de tenir sentit. Per exemple, no podeu tenir un valor negatiu com a massa. Si es produeix, el resultat és incorrecte i heu de realitzar una anàlisi sobre els vostres càlculs.

11. 

    Calculeu la massa de l’aigua de la mostra saturada. Resta la massa seca () de la massa saturada (). La diferència serà equivalent a la massa de l’aigua (). De nou, la massa seca ha de ser inferior a la massa saturada.

12. 

    Convertiu la massa d’aigua en el volum de porus de la vostra mostra. Per definició, un gram d’aigua equival a un centímetre cúbic d’aigua. És a dir, això significa que la massa d’aigua en grams és igual al seu volum en centímetres cúbics. Un cop saturada la mostra, tots els porus es van omplir d’aigua, de manera que el volum de porus serà igual al volum d’aigua present a la mostra saturada.

13. 

    Divideix el volum de porus pel volum total de mostra. Com a resultat, tindreu un nombre decimal inferior a. Multiplica-ho per i hauràs obtingut el valor de porositat de la mostra expressat en percentatge.

Consells

• Feu diverses mostres al camp. Això minimitzarà el marge d’error en les vostres mesures.
• Si esteu transferint la mostra al camp a una altra ubicació per a la seva anàlisi, segelleu-la en una bossa de plàstic.
• També hi ha programes informàtics com REANXEIX capaç d’assistir en la determinació de la porositat, però aprendre’ls va més enllà de l’abast d’aquest article.
• També es pot determinar experimentalment la densitat de lots i partícules per calcular la porositat. La densitat del lot es pot calcular dividint la massa seca pel volum de la mostra. La densitat de partícules, al seu torn, es considera generalment.

Advertències

• Els instruments utilitzats en les mesures també afectaran el marge d’error present en ells. Com més precís sigui un instrument, menys errors hi haurà. Tanmateix, tingueu en compte que tots els instruments tenen els seus límits.
• L’error humà està present fins a cert punt en totes les mesures experimentals.
• Pertorbar la mostra pot alterar la seva porositat compactant o separant les seves partícules. Manejar-lo amb cura.

Materials necessaris

Calcular teòricament la porositat per volum

• Calculadora

Calcular teòricament la porositat per densitat

• Mostra;
• Recipient de mostra;
• Aigua;
• Recipient per a aigua.

Càlcul de porositat de camp mitjançant mostres

• Pes de l'anell;
• Bloc i martell de fusta;
• Pan;
• Saldo;
• Forn o microones.