Belangrijkste verschil - Porositeit versus permeabiliteit

Porositeit en doorlaatbaarheid zijn beide eigenschappen van gesteente en bodem. De grootste verschil tussen porositeit en permeabiliteit is dat: porositeit is een maat voor de ruimte tussen rotsen terwijl permeabiliteit is een maat voor hoe gemakkelijk het is voor vloeistoffen om tussen rotsen te stromen.

Wat is porositeit?

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

Er zijn verschillende methoden om de porositeit van een grondmonster meten. Een methode die wordt gebruikt om de porositeit te meten, wordt de. genoemd Archimedes-methode. Om de porositeit met deze methode te testen, wordt eerst de massa van een grondmonster gemeten als de grond droog is. Laten we dit massa noemen

. Vervolgens wordt water aan het monster toegevoegd totdat het grondmonster verzadigd is en de massa van het grondmonster 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 gewichten meten, maar de factoren van

opheffen, zodat u de massametingen van een veerbalans kunt behandelen als gewichtsmetingen).

Dan is de hoeveelheid water die aan het monster wordt toegevoegd

. Als de dichtheid van water is

, dan is het poriënvolume in het grondmonster

.

Het totale volume grond is het volume van de verplaatste vloeistof wanneer het monster in water wordt ondergedompeld. Uit het principe van Archimedes wordt het totale volume gegeven door

. Dan, de porositeit

is gegeven door

. Daarom,

Een andere methode voor het meten van de porositeit: omvat het gebruik van De wet van Boyle. Bij deze methode worden gassen gebruikt om de poriën tussen bodemdeeltjes op te vullen. Volgens de wet van Boyle is voor een vaste gasmassa bij constante temperatuur de druk van het gas omgekeerd evenredig met het 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, wordt 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. In de andere kamer is nog steeds gas aanwezig en in deze kamer wordt de luchtdruk gemeten. Laten we verwijzen naar het volume en de druk in deze kamer als:

en

.

Porositeit meten met behulp van de methode van Boyle's Law.

Vervolgens wordt de klep tussen de twee kamers geopend, waardoor lucht uit de eerste kamer ook de tweede kamer kan vullen. De druk in de kamers wordt opnieuw gemeten, en laat deze druk zijn

. Met behulp van de wet van Boyle, het totale volume dat wordt ingenomen door het gas, 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 grondmonster. de porositeit

wordt dan gegeven door

Wat is permeabiliteit?

Permeabiliteit is een maat voor hoe gemakkelijk vloeistof tussen rotsen kan stromen. Een bodemmonster met een hoge doorlatendheid laat vloeistoffen gemakkelijk doorstromen, terwijl het voor vloeistoffen moeilijker is om door een bodem met een lage doorlaatbaarheid te stromen. Zo kunnen trottoirs worden uitgevoerd met een materiaal met een hoge doorlatendheid, zodat water zich niet ophoopt in plassen op het oppervlak.

Materiaalvormende "doorlatende bestratingen".

Wiskundig wordt permeabiliteit beschreven in: 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

voor een afstand

, dan het totale volume vloeistof dat per seconde wordt afgevoerd

is gegeven door:

waar

is de druk aan het begin en

is de druk van vloeistof na het stromen door de lengte

. 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

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

permeabiliteit meet hoe gemakkelijk het is voor vloeistoffen om door een stof te stromen.

Eenheden

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

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

Afbeelding met dank aan:

"Een doorlatende straatsteendemonstratie, Austin's Ferry, Tasmania, Australia" door JJ Harrison ([email protected]) (Eigen werk) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons