Un vide est le volume d'espace dans un matériau tel que le sable ou le gravier non occupé par des particules. Le volume des vides est constitué de minuscules espaces entre les particules du matériau. Le calcul du volume des vides peut être complexe, nécessitant des outils de haute technologie tels que des lasers de mesure.
Dans d'autres situations, comme celle décrite ici, le calcul du vide est assez simple. Vous devez d'abord déterminer la gravité spécifique du matériau en question. La densité est le rapport de la densité d'une substance à la densité de l'eau (cette dernière est égale à 1 g/ml).
Remplissez un récipient gradué de 1 000 ml environ à moitié plein d'eau. Peser le récipient à l'aide d'une balance calibrée en grammes. Noter le poids et le volume exact d'eau dans le récipient.
Ajouter suffisamment de sable pour amener le niveau global dans le récipient à environ 3/4 plein. Pesez à nouveau le conteneur et notez le poids et le volume de matériau maintenant dans le conteneur.
Soustrayez le poids d'origine (eau uniquement) du poids du sable et de l'eau pour trouver l'augmentation de poids. Soustrayez le volume d'eau d'origine du volume de sable et d'eau pour trouver l'augmentation de volume.
Divisez l'augmentation de poids par l'augmentation de volume pour trouver la gravité spécifique du sable. Par exemple, si le poids du sable et de l'eau était supérieur de 450 g à celui de l'eau seule et que l'augmentation de volume était de 180 ml, vous avez une densité de 450/180 = 2,5.
Videz et séchez soigneusement le récipient. Peser le récipient vide. Remplissez le récipient jusqu'à la marque de 1 000 ml avec du sable sec. Utilisez une règle pour lisser la surface du sable afin qu'il soit de niveau, mais ne tassez pas le sable.
Pesez le contenant de sable et soustrayez le poids du contenant vide pour trouver le poids du sable. Utilisez la formule de densité sèche (la densité est égale à la masse divisée par le volume)
Divisez le poids par le volume (1 000 ml) pour trouver la densité du sable. Par exemple, si le sable pèse 1 500 grammes, la densité est de 1,5.
Soustrayez la densité du sable de la densité du sable, puis divisez le résultat par la densité pour trouver le vide (proportion d'espace vide dans le sable sec). Par exemple, avec une densité de sable sec de 1,5 et une densité de 2,5, vous avez un vide de
\frac{2.5 – 1.5}{2.5}= 0.4
Multipliez le vide par le volume du sable sec pour trouver le volume du vide. Avec 1 000 ml de sable sec et un vide de 0,4, vous avez un volume vide de 400 ml.
Que vous travailliez avec des sols ou des roches, il est important de comprendre le rapport des vides et la différence de porosité. Le taux de vide (e) est le rapport du volume des vides (Vv) au volume de solides (Vs). La porosité (n), d'autre part, est le rapport du volume des vides (Vv) au volume total (V) ou volume des vides plus le volume des solides (Vv+Vs). La formule de teneur en vides ou la formule de taux de vides s'écrirait sous la forme
La relation entre le taux de vide et la porosité, exprimée mathématiquement, devient