Verschil tussen porositeit en permeabiliteit

Belangrijkste verschil - Porositeit versus permeabiliteit

Porositeit en doorlaatbaarheid zijn beide eigenschappen van rotsen en grond. De grootste verschil tussen porositeit en doorlaatbaarheid is dat poreusheid is een meting van de ruimte tussen rotsen terwijl Doorlaatbaarheid is een meting van hoe gemakkelijk het is voor vloeistoffen om tussen rotsen te stromen.

Wat is porositeit

Porositeit meet hoeveel ruimte er is tussen rotsen. Het wordt beschouwd als de verhouding van het volume van lege ruimte (of poriën) in een rots tot zijn totale volume, en wordt vaak uitgedrukt in termen van een breuk of een percentage. Omdat vloeistoffen deze vrije ruimtes tussen rotsen kunnen innemen, is porositeit ook een maat voor hoeveel vloeistoffen de rotsen kunnen vasthouden.

Er zijn verschillende methoden om meet de porositeit van een bodemmonster. Een methode die wordt gebruikt om porositeit te meten, wordt de Archimedes methode. Om de porositeit te testen met behulp van deze methode, wordt eerst de massa van een bodemmonster gemeten als de grond droog is. Laten we deze mis noemen . Vervolgens wordt water aan het monster toegevoegd totdat het bodemmonster verzadigd is en de massa van het bodemmonster en water,  is gemeten. Vervolgens wordt het verzadigde monster ondergedompeld in water en de "massa" van het ondergedompelde monster,  wordt opnieuw gemeten. (Merk op dat we in feite meten gewichten, echter, de factoren van  annuleren, zodat u de massale metingen van een veerbalans als aflezingen van het gewicht kunt behandelen).

Vervolgens is de massa water toegevoegd aan het monster . Als de dichtheid van water is , dan de volume van poriën in het bodemmonster is .

De totaal volume van de grond is het volume van het verdrongen fluïdum wanneer het monster in water is ondergedompeld. Uit het Principe van Archimedes wordt het totale volume gegeven door . Vervolgens de porositeit  is gegeven door . daarom,

Een andere methode voor porositeitsmeting omvat het gebruik van De wet van Boyle. In deze methode worden gassen gebruikt om de poriën tussen de gronddeeltjes te vullen. Volgens de wet van Boyle is voor een vaste gasmassa bij constante temperatuur de druk van het gas omgekeerd evenredig met zijn volume. Om de porositeit te bepalen met behulp van de wet van Boyle, worden twee verbonden kamers gebruikt. De volumes van deze kamers zijn bekend en de druk van gassen in deze kamers kan worden gemeten met behulp van een manometer.

Aanvankelijk worden de twee kamers gescheiden door een klep ertussen te sluiten. Een container met een bekend volume, genaamd de kern, is gevuld met het grondmonster. Laten we het volume van de kern noemen . De kern wordt in een van de kamers geplaatst en de lucht wordt uit deze kamer gehaald. Gas is nog steeds aanwezig in de andere kamer en de luchtdruk in deze kamer wordt gemeten. Laten we het volume en de druk in deze kamer als beschouwen  en .

Porositeit meten met de Boyle's Law-methode.

Vervolgens wordt de klep tussen de twee kamers geopend, zodat lucht uit de eerste kamer ook de tweede kamer kan vullen. De druk in de kamers wordt opnieuw gemeten en laat deze druk zijn . Volgens de wet van Boyle is het totale volume dat door het gas wordt ingenomen, dat we zullen noemen , kan nu worden berekend:

Het volume  kan worden gegeven door,

waar omvat het volume van de tweede kamer en de buis tussen de twee kamers. Met de bovenstaande uitdrukking kunnen we nu het poriënvolume berekenen . geeft het totale volume van het bodemmonster. De porositeit  wordt dan gegeven door,

Wat is permeabiliteit

Permeabiliteit is een maat voor hoe gemakkelijk vloeistof tussen rotsen kan stromen. Een grondmonster met een hoge permeabiliteit zorgt ervoor dat vloeistoffen gemakkelijk kunnen doorstromen, terwijl het voor vloeistoffen moeilijker is om door grond met een lage permeabiliteit te stromen. Trottoirs kunnen bijvoorbeeld worden geconstrueerd met een materiaal met een hoge permeabiliteit zodat water zich niet ophoopt in plassen op het oppervlak..

Materiaal dat "doorlatende verhardingen" vormt.

Wiskundig wordt de permeabiliteit beschreven in De wet van Darcy. De wet van Darcy is een formule die de stroomsnelheid van vloeistof door een poreus medium beschrijft. Volgens deze wet, als een vloeistof met een viscositeit van  stroomt door een volume poreus materiaal met een dwarsdoorsnede oppervlak   voor een afstand , dan het totale volume geloosde vloeistof per seconde is gegeven door:

waar  is de druk aan het begin en  is de druk van vloeistof nadat deze door de lengte is gegaan .  De constante  in deze formule wordt gedefinieerd als de permeabiliteit van het medium. De eenheid van  is vierkante meter (m²).

Verschil tussen porositeit en permeabiliteit

Wat het meet

poreusheid meet de hoeveelheid lege ruimte tussen rotsen of in de bodem als een fractie van het totale volume.

doordringbaarheid meet hoe gemakkelijk het is voor vloeistoffen om door een substantie te stromen.

eenheden

poreusheid is een verhouding van volumes, dus het heeft geen eenheden.

doordringbaarheid heeft eenheden van oppervlakte (m² in het SI-systeem).

Afbeelding met dank aan:

"A permeable paver demonstration, Austin's Ferry, Tasmania, Australia" door JJ Harrison ([email protected]) (Eigen werk) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons