Differenza tra porosità e permeabilità

Differenza principale - Porosità vs. Permeabilità

Porosità e permeabilità sono entrambe proprietà delle rocce e del suolo. Il differenza principale tra porosità e permeabilità è questo porosità è una misura dello spazio tra le rocce mentre la permeabilità è una misura di quanto sia facile per i fluidi scorrere tra le rocce.

Cos'è Porosity

La porosità misura quanto spazio c'è tra le rocce. È considerato il rapporto tra il volume dello spazio vuoto (o dei pori) di una roccia e il suo volume totale, ed è spesso espresso in termini di una frazione o di una percentuale. Poiché i fluidi possono occupare questi spazi liberi tra le rocce, la porosità è anche una misura di quanti liquidi possono contenere le rocce.

Ci sono diversi metodi per misurare la porosità di un campione di terreno. Un metodo utilizzato per misurare la porosità è chiamato il Metodo Archimede. Per testare la porosità utilizzando questo metodo, la massa di un campione di terreno viene prima misurata quando il terreno è asciutto. Chiamiamo questa massa . Quindi, l'acqua viene aggiunta al campione fino a quando il campione di suolo è saturo e la massa del campione di suolo e dell'acqua,  è misurato. Successivamente, il campione saturo viene immerso in acqua e la "massa" del campione immerso,  viene misurato di nuovo. (Nota che in realtà stiamo misurando pesi, tuttavia, i fattori di  cancellare, in modo da poter trattare le letture di massa prese da un bilancio di primavera come letture di peso).

Quindi, la massa d'acqua aggiunta al campione è . Se la densità dell'acqua è , poi il volume di pori nel campione di suolo .

Il totale il volume del suolo è il volume del fluido spostato quando il campione è immerso in acqua. Dal Principio di Archimede, il volume totale è dato da . Quindi, la porosità  è dato da . Perciò,

Un altro metodo per la misurazione della porosità comporta l'uso di La legge di Boyle. In questo metodo, i gas vengono utilizzati per riempire i pori tra particelle di terreno. Secondo la legge di Boyle, per una massa fissa di gas a temperatura costante la pressione del gas è inversamente proporzionale al suo volume. Per determinare la porosità usando la Legge di Boyle, vengono utilizzate due camere collegate. I volumi di queste camere sono noti e la pressione dei gas all'interno di queste camere può essere misurata utilizzando un manometro.

Inizialmente, le due camere sono separate chiudendo una valvola tra di loro. Un contenitore con un volume noto, chiamato nucleo, è riempito con il campione di terreno. Chiamiamo il volume del nucleo . Il nucleo è posto all'interno di una camera e l'aria viene estratta da questa camera. Il gas è ancora presente nell'altra camera e viene misurata la pressione dell'aria all'interno di questa camera. Facciamo riferimento al volume e alla pressione in questa camera come  e .

Misurazione della porosità usando il metodo della legge di Boyle.

Successivamente, la valvola tra le due camere viene aperta, consentendo all'aria della prima camera di riempire anche la seconda camera. La pressione nelle camere viene misurata di nuovo, e lascia che questa pressione sia . Usando la legge di Boyle, il volume totale occupato dal gas, che chiameremo , ora può essere calcolato:

Il volume  può essere dato da,

dove include il volume della seconda camera e il tubo tra le due camere. Ora, l'espressione sopra ci consente di calcolare il volume dei pori . dà il volume totale del campione di suolo. La porosità  è quindi dato da,

Cos'è la permeabilità

La permeabilità è una misura della facilità con cui il fluido può scorrere tra le rocce. Un campione di terreno con un'alta permeabilità consente ai liquidi di fluire facilmente, mentre è più difficile per i liquidi fluire attraverso il terreno con bassa permeabilità. Ad esempio, i marciapiedi possono essere costruiti con un materiale ad alta permeabilità in modo che l'acqua non si accumuli nelle pozzanghere sulla superficie.

Materiale che forma "pavimenti permeabili".

Matematicamente, la permeabilità è descritta in La legge di Darcy. La legge di Darcy è una formula che descrive la portata del fluido attraverso un mezzo poroso. Secondo questa legge, se un fluido con una viscosità di  scorre attraverso un volume di materiale poroso con una sezione trasversale   per una distanza , quindi il volume totale del fluido scaricato al secondo è dato da:

dove  è la pressione all'inizio e  è la pressione del fluido dopo aver attraversato la lunghezza .  La costante  in questa formula è definita come la permeabilità del mezzo. L'unità di  è di metri quadrati (m²).

Differenza tra porosità e permeabilità

Che cosa misura

Porosità misura la quantità di spazio vuoto tra le rocce o nel suolo come frazione del volume totale.

permeabilità misura quanto sia facile per i fluidi scorrere attraverso una sostanza.

unità

Porosità è un rapporto di volumi, quindi non ha unità.

permeabilità ha unità di area (m² nel sistema SI).

Cortesia dell'immagine:

"Una dimostrazione di pavimentazione permeabile, Austin's Ferry, Tasmania, Australia" di JJ Harrison ([email protected]) (Opera propria) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons