स्पष्ट घनत्व: सूत्र, इकाइयां और हल किए गए अभ्यास - शारीरिक - 2025

स्पष्ट घनत्व एक नमूने की उसके द्रव्यमान और अनछुए मात्रा के बीच भागफल है, जो सभी रिक्त स्थान शामिल हैं या pores इसमें रूप में परिभाषित किया गया है। यदि इन स्थानों में हवा है, तो स्पष्ट घनत्व ρ _b, या थोक घनत्व है:

ρ _b = द्रव्यमान / आयतन = _{कणों का} द्रव्यमान + _{वायु का} द्रव्यमान / _{कणों का} आयतन + _{वायु का} आयतन

चित्रा 1. भारी घनत्व मिट्टी को चिह्नित करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

मिट्टी के नमूने के थोक घनत्व की गणना करते समय, इसे 105 untilC पर ओवन में पूर्व-सूखा होना चाहिए जब तक कि द्रव्यमान स्थिर न हो, यह दर्शाता है कि सभी हवा वाष्पित हो गई है।

इस परिभाषा के अनुसार, मिट्टी या शुष्क घनत्व की स्पष्ट घनत्व की गणना इस प्रकार की जाती है:

ρ _s = ठोस तत्वों का वजन / _ठोस आयतन + _{छिद्र} मात्रा

के रूप में एम दर्शाने _रों शुष्क वजन या बड़े पैमाने पर और वी _टी = वी _एस + V _पी कुल मात्रा के रूप में, सूत्र है:

ρ _s = M _s / V _t

इकाइयों

इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स में थोक घनत्व की इकाइयां किलो / मी ^{3 हैं} । हालांकि, अन्य इकाइयां जैसे कि जी / सेमी ³ और मेगाग्राम / क्यूबिक मीटर: एमजी / एम ³ भी व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं।

स्पष्ट घनत्व की अवधारणा बहुत उपयोगी है जब यह मिट्टी जैसे विषम और झरझरा सामग्री की बात आती है, क्योंकि यह उनकी जल निकासी और वातन क्षमता का संकेत है, अन्य गुणों के बीच।

उदाहरण के लिए, कम-छिद्रपूर्ण मिट्टी में उच्च थोक घनत्व होते हैं, कॉम्पैक्ट होते हैं, और झरझरा मिट्टी के विपरीत आसानी से पानी में होते हैं।

जब नमूने के छिद्रों में पानी या कोई अन्य तरल पदार्थ होता है, तो सूखने के बाद की मात्रा कम हो जाती है, इसलिए, गणना करते समय, मूल जल अनुपात (हल किए गए उदाहरण देखें) को जानना आवश्यक है।

मिट्टी का घनत्व

मिट्टी सहित सामान्य रूप से सामग्री का स्पष्ट घनत्व अत्यधिक परिवर्तनशील है, क्योंकि संघनन की डिग्री, कार्बनिक पदार्थों की उपस्थिति, इसकी बनावट, संरचना, गहराई और अन्य जैसे कारक हैं, जो आकार और आकार को प्रभावित करते हैं। ताकना रिक्त स्थान की राशि।

मिट्टी को अकार्बनिक पदार्थों, कार्बनिक पदार्थों, हवा और पानी के विषम मिश्रण के रूप में परिभाषित किया गया है। वे बनावट में स्पर्श करने के लिए ठीक, मध्यम या मोटे हो सकते हैं, जबकि घटक कणों को विभिन्न तरीकों से व्यवस्थित किया जा सकता है, एक पैरामीटर जिसे संरचना के रूप में जाना जाता है।

कार्बनिक पदार्थ के उच्च प्रतिशत के साथ ठीक, अच्छी तरह से संरचित मिट्टी में स्पष्ट घनत्व के कम मूल्य होते हैं। इसके विपरीत, मोटी मिट्टी, कम कार्बनिक पदार्थ और थोड़ी संरचना के साथ, उच्च मूल्य होते हैं।

बनावट के अनुसार स्पष्ट घनत्व

इसकी बनावट के अनुसार, स्पष्ट घनत्व में निम्न मान होते हैं:

बनावट	स्पष्ट घनत्व (जी / सेमी 3)
ठीक	1.00 - 1.30
मंझला	1.30 - 1.50
कुल	1.50 - 1.70

ये मान एक सामान्य संदर्भ के रूप में कार्य करते हैं। पीटी मिट्टी में, पौधे के अवशेषों में प्रचुर मात्रा में, स्पष्ट घनत्व 0.25 ग्राम / सेमी ^{3 के} रूप में कम हो सकता है, अगर यह एक ज्वालामुखीय खनिज मिट्टी है, यह लगभग 0.85 ग्राम / सेमी ^{3 है}, जबकि बहुत कॉम्पैक्ट मिट्टी में 1.90 ग्राम / लीटर तक पहुंच जाता है सेमी ³ ।

गहराई के अनुसार स्पष्ट घनत्व

स्पष्ट घनत्व मूल्य भी गहराई से बढ़ता है, क्योंकि मिट्टी आमतौर पर अधिक कॉम्पैक्ट होती है और इसमें कार्बनिक पदार्थों का प्रतिशत कम होता है।

इलाके का आंतरिक भाग क्षैतिज परतों या तारों से बना है, जिसे क्षितिज कहा जाता है। क्षितिज के अलग-अलग बनावट, रचना और संकलन हैं। इसलिए वे स्पष्ट घनत्व के संदर्भ में भिन्नता प्रस्तुत करते हैं।

चित्र 2. अलग-अलग क्षितिज दिखाने वाली मिट्टी की प्रोफ़ाइल। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

मिट्टी का एक अध्ययन इसकी प्रोफ़ाइल पर आधारित है, जिसमें विभिन्न क्षितिज होते हैं जो एक क्रमबद्ध तरीके से एक दूसरे का अनुसरण करते हैं।

स्पष्ट घनत्व कैसे मापें?

चूंकि थोक घनत्व में परिवर्तनशीलता बहुत बड़ी है, इसलिए इसे अक्सर विभिन्न प्रक्रियाओं द्वारा सीधे मापा जाना होता है।

सबसे सरल विधि मिट्टी से एक नमूना निकालना है, इसमें ज्ञात मात्रा के अंतरिक्ष धातु सिलेंडर के साथ थोड़ा सा डालना और यह सुनिश्चित करना कि मिट्टी को कॉम्पैक्ट नहीं करना है। नमी या नुकसान की विशेषताओं से बचने के लिए निकाले गए नमूने को सील कर दिया जाता है।

फिर प्रयोगशाला में नमूना निकाला जाता है, तौला जाता है और फिर 24 घंटे के लिए सुखाने के लिए 105 toC पर ओवन में रखा जाता है।

यद्यपि यह मिट्टी के सूखे घनत्व को खोजने का सबसे सरल तरीका है, यह बहुत ढीले बनावट वाले या पत्थरों से भरे मिट्टी के लिए सबसे अधिक अनुशंसित नहीं है।

इनके लिए, एक छेद खोदने और निकाले गए पृथ्वी को बचाने का तरीका बेहतर है, जो सूखने के लिए नमूना होगा। सैंपल का आयतन सूखी रेत या खोदे हुए छेद में पानी डालकर निर्धारित किया जाता है।

किसी भी मामले में, नमूना से मिट्टी की बहुत दिलचस्प गुणों को निर्धारित करना संभव है ताकि इसे चिह्नित किया जा सके। निम्नलिखित हल किए गए व्यायाम का वर्णन है कि यह कैसे करना है।

व्यायाम हल किया

मिट्टी का नमूना 100 मिमी की लंबाई नमूना सिलेंडर से खींची गई है, जिसका आंतरिक व्यास भी 100 मिमी है। जब तौला गया, तो 1531 ग्राम का द्रव्यमान प्राप्त किया गया था, जो एक बार सूखकर 1178 ग्राम हो गया था। कणों का विशिष्ट गुरुत्व 2.75 है। यह गणना करने के लिए कहा जाता है:

a) नमूने का थोक घनत्व

बी) नमी सामग्री

c) शून्य अनुपात

d) शुष्क घनत्व

ई) संतृप्ति की डिग्री

च) वायु सामग्री

का हल

अनलेल्ड वॉल्यूम V _t नमूने का मूल वॉल्यूम है। व्यास D और ऊँचाई h के सिलेंडर के लिए, आयतन है:

वी _{सिलेंडर} = वी _टी = आधार x ऊँचाई = πD के क्षेत्र ² /4 = π एक्स (100 x 10 ^-3 एम) ² x 100 x 10 ^-3 एम / 4 = ०.०००७८५ मीटर ³

बयान में कहा गया है कि नमूने का द्रव्यमान M _s = 1531 g है, इसलिए शुरुआत में दिए गए समीकरण के अनुसार:

ρ _b = M _s / V _t = 1531 g / 0.000785 m ³ = 1950 319 g / m ³ = 1.95 Mg / m ³

समाधान b

चूंकि हमारे पास मूल द्रव्यमान और शुष्क द्रव्यमान है, नमूना में निहित पानी का द्रव्यमान इन दो का अंतर है:

एम _पानी = 1531 ग्राम - 1178 ग्राम = 353 ग्राम

नमूने में नमी का प्रतिशत निम्नानुसार है:

% नमी = (_{पानी का} द्रव्यमान / एमएस) x 100% = (353 ग्राम / 1178 ग्राम) = 29. 97%

समाधान c

शून्य अनुपात ज्ञात करने के लिए, नमूना V _t की कुल मात्रा को नीचे तोड़ दिया जाना चाहिए:

वी _टी = वी _कण + _{ताकना} मात्रा

कणों द्वारा कब्जा की गई मात्रा शुष्क द्रव्यमान और विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण से प्राप्त की जाती है, बयान से प्राप्त डेटा। विशिष्ट गुरुत्व s _छ सामग्री के घनत्व और मानक स्थितियों के तहत पानी के घनत्व के बीच भागफल है, इसलिए सामग्री का घनत्व:

ρ = s _g x ρ _पानी = २. =५ x १ ग्राम / सेमी ^३ = २. / ^५ ग्राम / सेमी ^३

ρ = M _s / V _s → V _s = 1.178 g / 2.75 g / cm ³ = 0.428 सेमी ³ = 0.000428 मी ³

नमूने में voids की मात्रा V _v = V _t - V _s = 0.000785 m ³ - 0.000428 m ³ = 0.000357 m ^{3 है} ।

शून्य अनुपात ई है:

e = V _v / V _s = 0.000357 m ³ / 0.000428 m ³ = 0.83

समाधान d

नमूने का सूखा घनत्व परिचय में दर्शाया गया है:

ρ _s = ठोस तत्वों का भार / आयतन _ठोस + आयतन _{छिद्र} = 1178 g / 0.000785 m ³ = 1.5 Mg / m ³

समाधान ई

संतृप्ति की डिग्री एस = (वी _पानी / वी _वी) x 100% है। चूंकि हम नमूने में पानी के द्रव्यमान, आइटम बी में गणना) और उसके घनत्व को जानते हैं, इसकी मात्रा की गणना तत्काल है:

ρ _पानी = एम _पानी / वी _पानी → वी _पानी = 353 ग्राम / 1 ग्राम / सेमी ³ = 353 सेमी ³ = 0.00035 मी ³

दूसरी ओर, आइटम सी में voids की मात्रा की गणना की गई थी)

S = (0.000353 m ³ / 0.000357 m ³) x 100% = 98.9%

समाधान एफ

अंत में, हवा की प्रतिशत सामग्री ए = (वी _वायु / वी _टी) x 100% है। हवा की मात्रा से मेल खाती है:

V _v - V _पानी = 0.000357 m ³ - 0.000353 m ³ = 0.000004 m ³

A = (V _air / V _t) x 100% = (0.000004 m ³ / 0.000785 m ³) x100% = 0.51%

संदर्भ

1. बेरी, पी। मिट्टी यांत्रिकी। मैकग्रा हिल।
2. Constrummatics। स्पष्ट घनत्व। से पुनर्प्राप्त: construmatica.com।
3. NRCS। मृदा थोक घनत्व। से पुनर्प्राप्त: nrcs.usda.gov।
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5. विकिपीडिया। थोक घनत्व। से पुनर्प्राप्त: en.wikipedia.org।
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