MATOMAS TANKIS: FORMULĖ, VIENETAI IR IŠSPRĘSTI PRATIMAI - FIZINIS - 2025

Piltinis tankis pavyzdžio yra apibrėžiama kaip skirtumas tarp jo masę ir nepakeisto tūrio dalmuo, į kurią įeina visos tarpus arba poras, kad ji yra. Jei šiose erdvėse yra oro, tariamasis tankis ρ _b arba tūrinis tankis yra:

ρ _b = masė / tūris = _dalelių masė + _oro masė / _dalelių tūris + _oro tūris

1 pav. Dirvožemiui apibūdinti labai svarbus tūrinis tankis. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Apskaičiuojant dirvožemio mėginio tūrį, jis turi būti iš anksto džiovinamas krosnyje 105 ° C temperatūroje, kol masė taps vienoda, nurodant, kad visas oras išgaravo.

Pagal šį apibrėžimą tariamasis dirvožemio tankis arba sausasis tankis apskaičiuojami tokiu būdu:

ρ _s = kietų elementų svoris / _{kietos medžiagos} tūris + _poros tūris

Pažymint kaip M _s sausą svorį arba masę, o V _t = V _s + V _p kaip bendrą tūrį, formulė yra:

ρ _s = M _s / V _t

Vienetai

Tarptautinės vienetų sistemos tūrio tankio vienetai yra kg / m ³ . Tačiau taip pat plačiai naudojami kiti vienetai, tokie kaip g / cm ³ ir megagramai / kubinis metras: Mg / m ³ .

Tariamojo tankio sąvoka yra labai naudinga, kai kalbama apie nevienalytes ir akytas medžiagas, tokias kaip dirvožemis, nes tai, be kitų savybių, rodo jų drenažo ir aeracijos savybes.

Pvz., Prastai porėtas dirvožemis turi didelį birų tankį, yra kompaktiškas ir yra linkęs lengvai laistyti, skirtingai nei porėtas dirvožemis.

Kai mėginio porose yra vandens ar kito skysčio, tūris po džiovinimo sumažėja, todėl atliekant skaičiavimus būtina žinoti pradinio vandens santykį (žr. Išspręstą pavyzdį).

Dirvožemio tankis

Tariamasis medžiagų, įskaitant dirvožemį, tankis apskritai yra labai įvairus, nes formai ir formai įtakos turi tokie veiksniai kaip sutankinimo laipsnis, organinių medžiagų buvimas, jos tekstūra, struktūra, gylis ir kiti. porų tarpus.

Dirvožemis apibūdinamas kaip nevienalytis neorganinių medžiagų, organinių medžiagų, oro ir vandens mišinys. Jie gali būti smulkūs, vidutinio sunkumo ar šiurkščiavilnių tekstūros, tačiau komponentų dalelės gali būti išdėstytos įvairiais būdais, žinomu kaip struktūra.

Smulkaus, gerai struktūruoto dirvožemio, kuriame yra didelis organinių medžiagų procentas, tendencija yra maža. Priešingai, stori dirvožemiai, turintys mažiau organinių medžiagų ir mažai struktūros, paprastai turi didesnes vertes.

Matomas tankis pagal tekstūrą

Pagal savo struktūrą tariamasis tankis turi šias reikšmes:

Tekstūra	Matomas tankis (g / cm 3 )
Puiku	1.00 - 1.30
Vidutinė	1.30 - 1.50
Bruto	1,50 - 1,70

Šios vertės yra bendros nuorodos. Durpingame dirvožemyje, kuriame gausu augalų liekanų, tariamasis tankis gali būti iki 0,25 g / cm ³ , jei tai vulkaninis mineralinis dirvožemis - apie 0,85 g / cm ³ , o labai sutankintose dirvose jis siekia 1,90 g / cm ^3. cm ³ .

Matomas tankis pagal gylį

Tariamoji tankio vertė taip pat didėja didėjant gyliui, nes dirvožemis paprastai yra labiau sutankintas ir jame yra mažesnis organinių medžiagų procentas.

Reljefo vidų sudaro horizontalūs sluoksniai arba sluoksniai, vadinami horizontais. Horizontai turi skirtingas faktūras, kompoziciją ir tankinimą. Todėl jie pateikia skirtingą tariamąjį tankį.

2 pav. Dirvožemio profilis, parodantis skirtingus horizontus. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Dirvožemio tyrimas grindžiamas jo profiliu, kurį sudaro įvairūs horizontai, einantys vienas po kito tvarkingai vertikaliai.

Kaip išmatuoti tariamąjį tankį?

Kadangi tūrinis tankis yra labai skirtingas, tai dažnai reikia matuoti tiesiogiai atliekant įvairias procedūras.

Paprasčiausias būdas yra paimti mėginį iš dirvožemio, įterpiant į jį šiek tiek žinomo tūrio kosminio metalo cilindro ir užtikrinant, kad dirvožemis nebus sutankintas. Išimtas mėginys uždaromas, kad būtų išvengta drėgmės praradimo ar savybių pasikeitimo.

Tada laboratorijoje mėginys ekstrahuojamas, pasveriamas ir dedamas į krosnį 105 ° C temperatūroje, kad išdžiūtų 24 valandas.

Nors tai yra paprasčiausias būdas sužinoti sausą dirvožemio tankį, jis nėra labiausiai rekomenduojamas dirvožemiui, kurio tekstūros yra labai purios arba akmenų pilna.

Tam geriau pasirinkti skylę iškasti ir išsaugoti išgautą žemę, o tai bus pavyzdys, kurį reikia išdžiovinti. Mėginio tūris nustatomas pilant sausą smėlį ar vandenį į iškastą skylę.

Bet kokiu atveju iš mėginio galima nustatyti labai įdomias dirvožemio savybes, kad jį apibūdintumėte. Toliau aprašytas pratimas aprašo, kaip tai padaryti.

Pratimas išspręstas

Iš mėginio cilindro imamas 100 mm ilgio molio pavyzdys, kurio vidinis skersmuo taip pat yra 100 mm. Sveriant buvo gauta 1531 g masė, kuri, išdžiūvusi, sumažėjo iki 1178 g. Dalelių savitasis sunkis yra 2,75. Prašoma apskaičiuoti:

a) bandinio tūrinis tankis

b) Drėgmės kiekis

c) Tuštumos santykis

d) Sausas tankis

e) soties laipsnis

f) Oro kiekis

Sprendimas

Nepakitęs tūris V _t yra pradinis mėginio tūris. D diametro ir h aukščio cilindro tūris yra:

V _cilindro = V _t = plotas nuo bazinės x aukštis = πD ² /4 = π x (100 x 10 ^-3 m) ² x 100 x 10 ^-3 m / 4 = 0,000785 m ³

Pareiškime teigiama, kad mėginio masė yra M _s = 1531 g, todėl pagal pradžioje pateiktą lygtį:

ρ _b = M _s / V _t = 1531 g / 0,000785 m ³ = 1950 319 g / m ³ = 1.95 mg / m ³

B sprendimas

Kadangi mes turime pradinę ir sausąją masę, vandens, esančio mėginyje, masė yra šių dviejų skirtumas:

M _vanduo = 1531 g - 1178 g = 353 g

Drėgmės procentas mėginyje apskaičiuojamas taip:

% Drėgmės = ( _vandens / Ms masė ) x 100% = (353 g / 1178 g) = 29. 97%

C sprendimas

Norint rasti tuštumos santykį, bendrą mėginio tūrį V _t reikia padalyti į:

V _t = V _dalelės + _porų tūris

Dalelių užimamas tūris gaunamas pagal sausą masę ir savitąjį sunkumą, duomenys gauti iš teiginio. Savitasis svoris s _g yra santykis tarp medžiagos tankio ir vandens tankio standartinėmis sąlygomis, todėl medžiagos tankis yra:

ρ = s _g x ρ _vanduo = 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

Tuštumų tūris mėginyje yra V _v = V _t - V _s = 0,000785 m ³ - 0,000428 m ³ = 0,000357 m ³ .

Tuštumos santykis e yra:

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

D sprendimas

Sausas bandinio tankis apskaičiuojamas taip, kaip nurodyta įvade:

ρ _s = kietųjų elementų svoris / _{kietųjų dalelių} tūris + _porų tūris = 1178 g / 0,000785 m ³ = 1,5 Mg / m ³

Sprendimas e

Prisotinimo laipsnis yra S = (V _vanduo / V _v ) x 100%. Kadangi žinome mėginio vandens masę, apskaičiuotą b punkte, ir jo tankį, jo tūris apskaičiuojamas nedelsiant:

ρ _vanduo = M _vanduo / V _vanduo → V _vanduo = 353 g / 1 g / cm ³ = 353 cm ³ = 0,000353 m ³

Kita vertus, tuštumų tūris buvo apskaičiuotas c punkte

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

F sprendimas

Galiausiai procentinis oro kiekis yra A = (V _oras / V _t ) x 100%. Oro tūris atitinka:

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

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

Nuorodos

1. Berry, P. Dirvožemio mechanika. McGraw Hill.
2. Susiaurinimas. Matomas tankis. Atkurta iš: construmatica.com.
3. NRCS. Dirvožemio tūrinis tankis. Atkurta iš: nrcs.usda.gov.
4. UNAM. Edafologijos skyrius. Dirvožemio fizikos analizės procedūrų vadovas. Atkurta iš: geologia.unam.mx.
5. Vikipedija. Tūrinis tankis. Atkurta iš: en.wikipedia.org.
6. Vikipedija. Aukštas. Atkurta iš: en.wikipedia.org.