НАИЗГЛЕД ГУСТИНА: ФОРМУЛА, ЈЕДИНИЦЕ И РЕШЕНЕ ВЕЖБЕ - ФИЗИЧКИ - 2025

Густина узорка је дефинисана као количник између његове масе и непромењеном обима, који обухвата све просторе или поре садржи. Ако у овим просторима има ваздуха, привидна густина ρ _б или насипна густина је:

ρ _б = маса / запремина = маса _{честица} + маса _{ваздуха} / запремина _{честица} + количина _{ваздуха}

Слика 1. Насипна густина је веома важна за карактеризацију тла. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Када се израчунава гипка густина узорка тла, он се мора претходно осушити у рерни на 105 ºЦ док маса не буде константна, што указује да је сав ваздух испарио.

Према овој дефиницији, привидна густина тла или сува густина се израчунава на овај начин:

ρ _с = Тежина чврстих елемената / _Чврста запремина + Запремина _пора

Означавајући као М _с суву тежину или масу и В _т = В _с + В _п као укупну запремину, формула је:

ρ _с = М _с / В _т

Јединице

Јединице насипне густине у Међународном систему јединица су кг / м ³ . Међутим, и друге јединице као што су г / цм ³ и мегаграми / кубични метар: Мг / м ³ такође се широко користе.

Концепт привидне густине врло је користан када су у питању хетерогени и порозни материјали, попут тла, јер је, поред осталих квалитета, показатељ и њихове способности дренаже и прозрачивања.

На пример, слабо порозна тла имају велику насипну густоћу, компактна су и имају тенденцију да се лако воде, за разлику од порозних земљишта.

Када у порама узорка има воде или неке друге течности, запремина након сушења смањује се, па је приликом израчунавања потребно знати изворни удео воде (видети решени пример).

Насипна густина тла

Привидна густина материјала уопште, укључујући тло, је веома променљива, јер постоје фактори као што су степен сабијања, присуство органске материје, њена текстура, структура, дубина и други, који утичу на облик и облик. количина пора пора.

Тла су дефинисана као хетерогена смеша неорганских супстанци, органских супстанци, ваздуха и воде. Могу бити фине, средње или грубе текстуре на додир, док се честице саставних делова могу распоредити на различите начине, параметар познат као структура.

Фина, добро структуирана тла са високим процентом органске материје имају ниске вредности привидне густине. Супротно томе, густа тла са мање органске материје и мало структуре имају веће вредности.

Привидна густина према текстури

Према својој текстури, привидна густина има следеће вредности:

Тектуре	Привидна густина (г / цм 3 )
Фино	1,00 - 1,30
Медијан	1,30 - 1,50
Бруто	1,50 - 1,70

Ове вредности служе као општа референца. На трешњастим тлима, која обилују биљним остацима, привидна густина може бити чак 0,25 г / цм ³ , ако је то вулканско минерално тло, око 0,85 г / цм ³ , док на веома збијеним тлима достиже 1,90 г / цм ³ .

Привидна густина према дубини

Привидна вредност густине такође се повећава са дубином, јер је тло генерално збијеније и има нижи проценат органске материје.

Унутрашњост терена сачињена је од хоризонталних слојева или слојева, званих хоризонти. Хоризонти имају различите текстуре, састав и сабијање. Стога представљају варијације у погледу привидне густине.

Слика 2. Профил тла који приказује различите хоризонте. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Студија тла заснива се на његовом профилу, који се састоји од различитих хоризоната који се међусобно прате на уредан вертикални начин.

Како измерити привидну густину?

Пошто је променљивост густинске густине веома велика, често се мора директно мерити различитим поступцима.

Најједноставнија метода је извадити узорак из тла, убацити мало просторног металног цилиндра познате запремине у њега и пазити да не збије земљу. Екстрахирани узорак је запечаћен, како би се избегао губитак влажности или промена карактеристика.

Затим се у лабораторији узорак екстрахује, одмерава и ставља у рерну на 105 ° Ц да се осуши током 24 сата.

Иако је најједноставнији начин проналажења суве густине тла, он се не препоручује на тлима са врло лабавим текстурама или препуним камењем.

За њих је пожељна метода ископавања рупа и спашавање извучене земље, којој ће се узорак сушити. Запремина узорка се одређује изливањем сувог песка или воде у ископану рупу.

У сваком случају, из узорка је могуће одредити веома занимљива својства тла да би се окарактерисала. Следећа решена вежба описује како се то ради.

Вежба решена

Узорак глине дужине 100 мм извлачи се из цилиндра узорка, чији је унутрашњи пречник такође 100 мм. Када се измери, добијена је маса од 1531 г, која је једном сува смањена на 1178 г. Специфична тежина честица је 2,75. Од њега се тражи да израчуна:

а) Насипна густина узорка

б) Садржај влаге

ц) Коефицијент празнине

д) Сува густина

е) степен засићености

ф) Садржај ваздуха

Решење за

Непромењен Запремина В _т је оригинални запремина узорка. За цилиндар пречника Д и висине х, запремина је:

В _{цилиндар} = В _т = Површина басе к висина = πД ² /4 = π к (100 к 10 ^-3 м) ² к 100 к 10 ^-3 м / 4 = 0.000785 м ³

Изјава каже да је маса узорка М _с = 1531 г, према томе у складу са једначином која је дата на почетку:

ρ _б = М _с / В _т = 1531 г / 0.000785 м ³ = 1950. 319 г / м ³ = 1.95 Мг / м ³

Решење б

Пошто имамо оригиналну масу и суву масу, маса воде садржане у узорку је разлика између ове две:

М _вода = 1531 г - 1178 г = 353 г

Проценат влаге у узорку израчунава се на следећи начин:

% Влаге = (маса _воде / мс) к 100% = (353 г / 1178 г) = 29. 97%

Решење ц

Да би се пронашао однос празнина, укупна запремина узорка В _т мора се рашчланити на:

В _т = В _{честице} + запремина _пора

Запремина коју заузимају честице добијена је из суве масе и специфичне тежине, подаци су добијени из изјаве. Специфична тежина с _г је квоцијент између густине материјала и густине воде у стандардним условима, па је густина материјала:

ρ = с _г к ρ _вода = 2,75 к 1 г / цм ³ = 2,75 г / цм ³

ρ = М _с / В _с → В _с = 1,178 г / 2,75 г / цм ³ = 0,428 цм ³ = 0,000428 м ³

Запремина празнина у узорку је В _в = В _т - В _с = 0.000785 м ³ - 0.000428 м ³ = 0.000357 м ³ .

Однос празнине е је:

е = В _в / В _с = 0,000357 м ³ / 0,000428 м ³ = 0,83

Решење д

Сува густина узорка се израчунава како је наведено у уводу:

ρ _с = Тежина чврстих елемената / Запремина _{чврстих честица} + Запреминске _поре = 1178 г / 0.000785 м ³ = 1.5 Мг / м ³

Решење е

Степен засићења је С = (В _вода / В _в ) к 100%. Пошто знамо масу воде у узорку, израчунату у тачки б) и њену густину, израчунавање њене запремине је одмах:

ρ _вода = М _вода / В _вода → В _вода = 353 г / 1 г / цм ³ = 353 цм ³ = 0.000353 м ³

С друге стране, запремина празнина израчуната је у тачки ц)

С = (0.000353 м ³ / 0.000357 м ³ ) к 100% = 98,9%

Решење ф

Коначно, проценат садржаја ваздуха је А = (В _ваздух / В _т ) к 100%. Запремина ваздуха одговара:

В _в - В _вода = 0,000357 м ³ - 0,000353 м ³ = 0,000004 м ³

А = (В _ваздух / В _т ) к 100% = (0,000004 м ³ / 0,000785 м ³ ) к100 % = 0,51%

Референце

1. Берри, П. Механика тла. МцГрав Хилл.
2. Цонструмматицс. Густина. Опоравак од: цонструматица.цом.
3. НРЦС. Насипна густина тла. Опоравак од: нрцс.усда.гов.
4. УНАМ. Одељење за едафологију. Приручник за аналитичке поступке физике тла. Опоравак од: геологиа.унам.мк.
5. Википедиа. Спец.густина. Опоравак од: ен.википедиа.орг.
6. Википедиа. Под. Опоравак од: ен.википедиа.орг.