Un vuoto è il volume di spazio in un materiale come sabbia o ghiaia non occupato da particelle. Il volume dei vuoti è costituito da minuscoli spazi tra le particelle del materiale. Il calcolo del volume dei vuoti può essere complesso e richiede strumenti ad alta tecnologia come i laser di misurazione.
In altre situazioni, come quella qui descritta, il calcolo del vuoto è abbastanza semplice. Devi prima determinare il peso specifico del materiale in questione. Il peso specifico è il rapporto tra la densità di una sostanza e la densità dell'acqua (quest'ultima pari a 1 g/ml).
Riempire un contenitore graduato da 1.000 ml pieno circa per metà d'acqua. Pesare il contenitore utilizzando una bilancia calibrata in grammi. Registrare il peso e il volume esatto dell'acqua nel contenitore.
Aggiungi abbastanza sabbia per portare il livello generale nel contenitore a circa 3/4 di riempimento. Pesare nuovamente il contenitore e registrare il peso e il volume del materiale ora nel contenitore.
Sottrai il peso originale (solo acqua) dal peso della sabbia più l'acqua per trovare l'aumento di peso. Sottrai il volume d'acqua originale dal volume di sabbia più acqua per trovare l'aumento di volume.
Dividi l'aumento di peso per l'aumento di volume per trovare il peso specifico della sabbia. Ad esempio, se il peso della sabbia più l'acqua fosse di 450 g in più rispetto alla sola acqua e l'aumento di volume fosse di 180 ml, si ha un peso specifico di 450/180 = 2,5.
Svuotare e asciugare accuratamente il contenitore. Pesare il contenitore vuoto. Riempi il contenitore fino alla tacca di 1.000 ml con sabbia asciutta. Usa un righello per lisciare la superficie della sabbia in modo che sia livellata, ma non compattare la sabbia.
Pesare il contenitore di sabbia e sottrarre il peso del contenitore vuoto per trovare il peso della sabbia. Usa la formula della densità secca (la densità è uguale alla massa divisa per il volume)
Dividere il peso per il volume (1.000 ml) per trovare la densità della sabbia. Ad esempio, se la sabbia pesa 1.500 grammi, la densità è 1,5.
Sottrai la densità della sabbia dal peso specifico della sabbia, quindi dividi il risultato per il peso specifico per trovare il vuoto (proporzione di spazio vuoto nella sabbia asciutta). Ad esempio, con una densità per sabbia secca di 1,5 e un peso specifico di 2,5, si ha un vuoto di
\frac{2,5 – 1,5}{2,5}= 0,4
Moltiplica il vuoto per il volume della sabbia asciutta per trovare il volume del vuoto. Con 1.000 ml di sabbia asciutta e un vuoto di 0,4, hai un volume vuoto di 400 ml.
Sia che si lavori con terreni o rocce, è importante comprendere il rapporto dei vuoti e la differenza di porosità. Il rapporto dei vuoti (e) è il rapporto tra il volume dei vuoti (Vv) al volume dei solidi (VS). La porosità (n), invece, è il rapporto tra il volume dei vuoti (Vv) al volume totale (V) o volume dei vuoti più il volume dei pieni (Vv+VS). La formula del contenuto dei vuoti o la formula del rapporto dei vuoti sarebbe scritta come
La relazione tra rapporto dei vuoti e porosità, espressa matematicamente, diventa