Skillnad mellan porositet och permeabilitet

Huvudskillnad - Porositet kontra permeabilitet

Porositet och permeabilitet är både egenskaper hos stenar och mark. De huvudskillnad mellan porositet och permeabilitet är det porositet är en mätning av mellanslag mellan stenar medan permeabilitet är ett mått på hur lätt det är för vätskor att strömma mellan stenar.

Vad är Porosity

Porositet mäter hur mycket utrymme som finns mellan stenar. Det anses vara förhållandet mellan volymen tomt utrymme (eller porer) i en sten till sin totala volym och uttrycks ofta i form av en bråkdel eller en procentandel. Eftersom vätskor kan uppta dessa fria mellanrum mellan stenar, är porositet också en mätning av hur mycket vätskor som stenar kan hålla.

Det finns flera metoder att mäta porositeten hos ett urval jord. En metod som används för att mäta porositet kallas Archimedes metod. För att testa porositeten med hjälp av denna metod mäts först mängden av ett jordprov när jorden är torr. Låt oss kalla den här massan . Sedan tillsätts vatten till provet tills markprovet är mättat och massan av markprovet och vattnet,  mäts. Därefter nedsänktes det mättade provet i vatten och "massan" av det nedsänkta provet,  mäts igen. (Observera att vi faktiskt mäter vikter, emellertid faktorerna i  avbryta, så att du kan behandla massavläsningarna som tas från en fjäderbalans som viktvärden).

Därefter är massan av vatten tillsatt till provet . Om tätheten av vatten är , sedan volym av porer i markprovet är .

De total volymen av jord är volymen av vätskan förskjuten när provet är nedsänkt i vatten. Från Archimedes princip anges den totala volymen av . Då är porositeten  ges av . Därför,

En annan metod för porositetsmätning innebär användning av Boyle's Law. I denna metod används gaser för att fylla upp porerna mellan jordpartiklar. Enligt Boyle's lag, för en fast massa gas vid konstant temperatur, är gasens tryck omvänd proportionellt mot dess volym. För att bestämma porositet med Boyle's Law används två anslutna kamrar. Volymerna hos dessa kamrar är kända och trycket av gaser inuti dessa kamrar kan mätas med användning av en tryckmätare.

Ursprungligen separeras de två kamrarna genom att stänga en ventil mellan dem. En behållare med en känd volym, kallad kärna, fylls med markprovet. Låt oss ringa kärnans volym . Kärnan är placerad inuti en av kamrarna och luften tas ur denna kammare. Gas är fortfarande närvarande i den andra kammaren, och lufttrycket inuti denna kammare mäts. Låt oss hänvisa till volymen och trycket i denna kammare som  och .

Mätning av porositet med Boyle's Law-metod.

Därefter öppnas ventilen mellan de två kamrarna, vilket tillåter luft från den första kammaren att fylla upp den andra kammaren också. Trycket i kamrarna mäts igen och låt detta tryck vara . Med Boyle's lag, den totala volymen upptaget av gasen, som vi kommer att ringa , kan nu beräknas:

Volymen  kan ges av,

var innefattar volymen av den andra kammaren och slangen mellan de två kamrarna. Nu tillåter ovanstående uttryck oss att beräkna volymen porer . ger den totala volymen av markprovet. Porositeten  ges sedan av,

Vad är permeabilitet

Permeabilitet är ett mått på hur lätt vätska kan strömma mellan stenar. Ett jordprov med hög permeabilitet gör att vätskor kan strömma igenom lätt, medan det är svårare för vätskor att strömma genom jord med låg permeabilitet. Tunnelbanor kan till exempel konstrueras med ett material med hög permeabilitet så att vatten inte ackumuleras i pölar på ytan.

Material som bildar "permeabla trottoarer".

Matematiskt beskrivs permeabiliteten i Darcy's lag. Darcys lag är en formel som beskriver flödeshastigheten för vätska genom ett poröst medium. Enligt denna lag, om en vätska med viskositet av  strömmar genom en volym av poröst material med en tvärsnittsarea   på avstånd , då den totala volymen av vätska som avges per sekund ges av:

var  är trycket i början och  är vätsketrycket efter att ha blivit genom längden .  Konstanten  i denna formel definieras som mediumets permeabilitet. Enheten av  är kvadratmeter (m²).

Skillnad mellan porositet och permeabilitet

Vad det mäter

porositet mäter mängden tomt utrymme mellan stenar eller i marken som en bråkdel av den totala volymen.

Permeabilitet mäter hur lätt det är för vätskor att strömma genom en substans.

Enheter

porositet är ett volymförhållande, så det har inga enheter.

Permeabilitet har enheter av området (m² i SI-systemet).

Image Courtesy:

"En permeabel paverdemonstration, Austin Ferry, Tasmania, Australia" av JJ Harrison ([email protected]) (eget arbete) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons