ボイドの体積を計算する方法

ボイドとは、砂や砂利など、粒子で占められていない材料の空間の体積です。 ボイドのボリュームは、材料の粒子間の小さなギャップで構成されています。 ボイドの体積の計算は複雑になる可能性があり、測定レーザーなどのハイテクツールが必要になります。

ここで説明するような他の状況では、ボイドの計算はかなり簡単です。 まず、問題の材料の比重を決定する必要があります。 比重は、物質の密度と水の密度の比です(後者は1 g / mlに相当します)。

1,000mlの目盛り付き容器に約半分の水を入れます。 グラム単位で校正されたスケールを使用して、容器の重量を量ります。 容器内の水の重量と正確な量を記録します。

コンテナ内の全体的なレベルが約3/4になるように、十分な砂を追加します。 容器の重量を再度測定し、容器内の材料の重量と体積を記録します。

砂と水の重量から元の重量(水のみ)を引いて、重量の増加を求めます。 砂と水の量から元の水の量を引いて、量の増加を求めます。

重量の増加を体積の増加で割って、砂の比重を求めます。 たとえば、砂と水の重量が水だけの重量よりも450 g多く、体積の増加が180 mlの場合、比重は450/180 = 2.5になります。

容器を空にして完全に乾かします。 空の容器の重さを量ります。 乾燥した砂で1,000mlのマークまで容器を満たします。 直定規を使用して砂の表面を滑らかにし、砂が水平になるようにしますが、砂を詰め込まないでください。

砂の容器の重さを量り、空の容器の重さを引いて砂の重さを求めます。 乾燥密度の式を使用します(密度は質量を体積で割ったものに等しい)

重量を体積(1,000 ml)で割って、砂の密度を求めます。 たとえば、砂の重さが1,500グラムの場合、密度は1.5です。

砂の比重から砂の密度を引き、その結果を比重で割って空隙率(乾いた砂の空きスペースの割合)を求めます。 たとえば、乾燥砂の密度が1.5、比重が2.5の場合、空隙率は次のようになります。

\ frac {2.5 – 1.5} {2.5} = 0.4

ボイドに乾いた砂の体積を掛けて、ボイドの体積を求めます。 1,000 mlの乾燥砂と0.4の空隙率で、400mlの空隙率が得られます。

土壌でも岩石でも、空隙率と空隙率の違いを理解することが重要です。 ボイド率(e)は、ボイドの体積の比率(Vv)固体の体積(Vs). 一方、気孔率(n)は、ボイドの体積の比率(Vv)ボイドの総体積(V)またはボイドの体積と固体の体積(Vv+ Vs). ボイド含有量式またはボイド率式は、次のように記述されます。

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数学的に表現すると、空隙率と気孔率の関係は次のようになります。

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