MALIIT NA DENSITY: FORMULA, MGA YUNIT AT MALULUTAS NA EHERSISYO - PISIKAL - 2025

Ang maliwanag na density ng isang sample ay tinukoy bilang ang quotient sa pagitan ng masa at ang hindi nabago na dami, na kasama ang lahat ng mga puwang o pores na naglalaman nito. Kung may hangin sa mga puwang na ito, ang maliwanag na density ρ _b , o bulk density ay:

ρ _b = Mass / Dami = Mass ng mga _particle + Mass ng _hangin / Dami ng mga _particle + Dami ng _hangin

Larawan 1. Ang bulk density ay napakahalaga upang makilala ang mga lupa. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Kapag kinakalkula ang bulk density ng isang sample ng lupa, dapat itong ma-pre-dry sa isang oven sa 105 ºC hanggang sa ang masa ay palagi, na nagpapahiwatig na ang lahat ng hangin ay lumala.

Ayon sa kahulugan na ito, ang maliwanag na density ng mga soils o dry density, ay kinakalkula sa ganitong paraan:

ρ _s = Timbang ng solid sangkap / _Solid volume + _Pore volume

Ang pagtukoy bilang M _s ang dry weight o masa at V _t = V _s + V _p bilang kabuuang dami, ang pormula ay:

ρ _s = M _s / V _t

Mga Yunit

Ang mga yunit ng bulk density sa International System of Units ay kg / m ³ . Gayunpaman, ang iba pang mga yunit tulad ng g / cm ³ at megagrams / cubic meter: Malawakang ginagamit din ang Mg / m ³ .

Ang konsepto ng maliwanag na density ay lubos na kapaki-pakinabang pagdating sa mga heterogenous at porous na mga materyales tulad ng mga lupa, dahil ito ay nagpapahiwatig ng kanilang kapasidad ng kanal at pag-average, bukod sa iba pang mga katangian.

Halimbawa, ang mga hindi maganda na butil na butil ay may mataas na bulk na mga density, ay compact, at may posibilidad na madaling tubig, hindi katulad ng mga butas na butil.

Kung mayroong tubig o isa pang likido sa mga pores ng sample, ang dami pagkatapos ng pagpapatayo ay bumababa, samakatuwid, kapag gumagawa ng mga kalkulasyon, kinakailangan na malaman ang proporsyon ng orihinal na tubig (tingnan ang nalutas na halimbawa).

Ang density ng maramihang lupa

Ang maliwanag na density ng mga materyales sa pangkalahatan, kabilang ang lupa, ay lubos na nagbabago, dahil may mga kadahilanan tulad ng antas ng compaction, ang pagkakaroon ng organikong bagay, ang pagkakayari nito, istraktura, lalim at iba pa, na nakakaapekto sa hugis at hugis. dami ng puwang ng butas.

Ang mga lupa ay tinukoy bilang isang heterogenous na halo ng mga organikong sangkap, organikong sangkap, hangin at tubig. Maaari silang maging maayos, daluyan o magaspang sa texture hanggang sa pagpindot, habang ang mga sangkap ng sangkap ay maaaring ayusin sa iba't ibang mga paraan, isang parameter na kilala bilang istraktura.

Ang pinong, maayos na nakabalangkas na mga lupa na may mataas na porsyento ng organikong bagay ay may posibilidad na magkaroon ng mababang halaga ng maliwanag na density. Sa kabilang banda, ang makapal na mga lupa, na may mas kaunting organikong bagay at maliit na istraktura, ay may posibilidad na magkaroon ng mas mataas na mga halaga.

Ang maliwanag na density ayon sa texture

Ayon sa texture nito, ang maliwanag na density ay may mga sumusunod na halaga:

Teksto	Parang Density (g / cm 3 )
Fine	1.00 - 1.30
Median	1.30 - 1.50
Gross	1.50 - 1.70

Ang mga halagang ito ay nagsisilbing isang pangkalahatang sanggunian. Sa mga peaty ground, na sagana sa mga nalalabi sa halaman, ang maliwanag na density ay maaaring maging mas mababa sa 0.25 g / cm ³ , kung ito ay isang bulkan na mineral na lupa ay nasa paligid ng 0.85 g / cm ³ , habang sa napaka compact na mga lupa ay umabot sa 1.90 g / cm ³ .

Ang maliwanag na density ayon sa lalim

Ang maliwanag na halaga ng density ay nagdaragdag din nang lalim, yamang ang lupa ay karaniwang mas siksik at may mas mababang porsyento ng organikong bagay.

Ang interior ng terrain ay binubuo ng mga pahalang na layer o strata, na tinatawag na mga horizon. Ang mga Horizon ay may iba't ibang mga texture, komposisyon, at compaction. Samakatuwid ipinapakita nila ang pagkakaiba-iba sa mga tuntunin ng maliwanag na density.

Larawan 2. Isang profile ng lupa na nagpapakita ng iba't ibang mga horizon. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang isang pag-aaral sa lupa ay batay sa profile nito, na binubuo ng iba't ibang mga abot-tanaw na sumusunod sa isa't isa sa isang maayos na patayong paraan.

Paano sukatin ang maliwanag na density?

Dahil ang pagkakaiba-iba ng bulk density ay napakalaking, madalas na ito ay sinusukat nang direkta sa pamamagitan ng iba't ibang mga pamamaraan.

Ang pinakasimpleng pamamaraan ay upang kunin ang isang sample mula sa lupa, pagpasok ng kaunti sa isang puwang na metal silindro ng kilalang dami sa loob nito at tiyaking hindi siksik ang lupa. Ang nakuha na sample ay selyadong, upang maiwasan ang pagkawala ng kahalumigmigan o pagbabago ng mga katangian.

Pagkatapos sa laboratoryo ang sample ay nakuha, timbang at pagkatapos ay inilagay sa isang oven sa 105ºC upang matuyo nang 24 oras.

Bagaman ito ang pinakasimpleng paraan upang mahanap ang tuyo na density ng lupa, hindi ito ang pinaka inirerekomenda para sa mga lupa na may napakaluwag na texture o puno ng mga bato.

Para sa mga ito, ang paraan ng paghuhukay ng isang butas at pag-save ng nakuha na lupa ay mas kanais-nais, na magiging sample upang matuyo. Ang dami ng sample ay natutukoy sa pamamagitan ng pagbuhos ng tuyong buhangin o tubig sa utong hole.

Sa anumang kaso, mula sa sample posible upang matukoy ang mga napaka-kagiliw-giliw na mga katangian ng lupa upang makilala ito. Ang sumusunod na malutas na ehersisyo ay naglalarawan kung paano ito gagawin.

Nalutas ang ehersisyo

Ang isang sample ng luad na haba ng 100 mm ay nakuha mula sa sample na silindro, ang panloob na diameter na kung saan ay din 100 mm. Kapag ang timbang, isang masa na 1531 g ay nakuha, na sa sandaling tuyo ay nabawasan sa 1178 g. Ang tiyak na gravity ng mga particle ay 2.75. Hiniling na makalkula:

a) Ang bulk density ng sample

b) nilalaman ng kahalumigmigan

c) Ang walang bisa ratio

d) Dry density

e) Ang antas ng saturation

f) Nilalaman ng hangin

Solusyon sa

Ang hindi nabago na dami V _t ay ang orihinal na dami ng sample. Para sa isang silindro ng diameter D at taas h, ang dami ay:

V _silindro = V _t = Area ng base x height = πD ² /4 = π x (100 x 10 ^-3 m) ² x 100 x 10 ^-3 m / 4 = 0.000785 m ³

Ang pahayag ay nagsasabi na ang masa ng sample ay M _s = 1531 g, samakatuwid ayon sa equation na ibinigay sa simula:

ρ _b = M _s / V _t = 1531 g / 0.000785 m ³ = 1950 319 g / m ³ = 1.95 Mg / m ³

Solusyon b

Dahil mayroon tayong orihinal na masa at ang dry mass, ang masa ng tubig na nilalaman sa sample ay ang pagkakaiba ng dalawang ito:

M _tubig = 1531 g - 1178 g = 353 g

Ang porsyento ng kahalumigmigan sa halimbawang ay kinakalkula tulad ng sumusunod:

% Kahalumigmigan = (Mass ng _tubig / Ms) x 100% = (353 g / 1178 g) = 29. 97%

Solusyon c

Upang mahanap ang walang bisa ratio, ang kabuuang dami ng sample V _{t ay} dapat na masira sa :

V _t = V _particle + dami ng _pore

Ang lakas ng tunog na sinakop ng mga particle ay nakuha mula sa tuyong masa at ang tiyak na gravity, ang data na nakuha mula sa pahayag. Ang tiyak na gravity s _g ay ang quotient sa pagitan ng density ng materyal at ang density ng tubig sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon, samakatuwid ang density ng materyal ay:

ρ = s _g x ρ _tubig = 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

Ang dami ng mga voids sa sample ay V _v = V _t - V _s = 0.000785 m ³ - 0.000428 m ³ = 0.000357 m ³ .

Ang walang bisa ratio e:

e = V _v / V _s = 0.000357 m ³ / 0.000428 m ³ = 0.83

Solusyon d

Ang dry density ng sample ay kinakalkula tulad ng ipinahiwatig sa pagpapakilala:

ρ _s = Timbang ng mga solidong elemento / Dami ng _solido + Dami ng mga _pores = 1178 g / 0.000785 m ³ = 1.5 Mg / m ³

Solusyon e

Ang antas ng saturation ay S = (V _tubig / V _v ) x 100%. Dahil alam natin ang masa ng tubig sa sample, kinakalkula sa item b) at ang kapal nito, ang pagkalkula ng dami nito ay agarang:

ρ _tubig = M _tubig / V _tubig → V _tubig = 353 g / 1 g / cm ³ = 353 cm ³ = 0.000353 m ³

Sa kabilang banda, ang dami ng mga voids ay kinakalkula sa item c)

S = (0.000353 m ³ / 0.000357 m ³ ) x 100% = 98.9%

Solusyon f

Sa wakas, ang porsyento ng nilalaman ng hangin ay A = (V _air / V _t ) x 100%. Ang dami ng hangin ay tumutugma sa:

V _v - V _tubig = 0.000357 m ³ - 0.000353 m ³ = 0.000004 m ³

A = (V _air / V _t ) x 100% = (0.000004 m ³ / 0.000785 m ³ ) x100% = 0.51%

Mga Sanggunian

1. Berry, P. Lupa na Mekanika. McGraw Hill.
2. Mga konstrummatiko. Maliwanag Density. Nabawi mula sa: construmatica.com.
3. NRCS. Lubhang Densidad ng Lupa. Nabawi mula sa: nrcs.usda.gov.
4. UNAM. Kagawaran ng Edaphology. Manu-manong Pamamaraan ng Analytical na Pamamaraan sa Lika Nabawi mula sa: geologia.unam.mx.
5. Wikipedia. Mabigat. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Palapag. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org.