Estrikti tè a
Nou konprann estrikti tè a kòm dispozisyon faz solid la nan mas tè a. Kòm nou konnen, tè a fèt ak patikil solid ak por ki plen ak dlo, lè oswa vapè dlo, pi souvan an pati ak lè epi an pati ak dlo. Selon fason patikil solid yo ranje nan tè a, estrikti li detèmine. Estrikti tè ki lach ak tè lye yo diferan anpil youn ak lòt.
Estrikti tè ki lach
Estrikti tè ki pa mare a vin fòme anba efè gravite. Patikil solid tè sa a yo pi gwo epi yo tonbe desann, yo depoze anba efè gravite, pandan fòs atiran intermolekilè ant patikil sa yo swa pa egziste oswa yo fèb anpil epi gravite a simonte yo. Se poutèt sa, nan tè ki pa mare a, patikil solid yo plase youn bò lòt, yo okipe espas vid ki genyen ant patikil yo ki anpile yo (sl. 1_a_). Si patikil tè ki pa mare a gen yon fòm apeprè won epi yo menm gwosè, tankou ka rive ak sab ki gen konpozisyon inifòm, estrikti a ka pi dans (sl. 1_b_) oswa pi lach (sl. 1_c_), sa depann de fason patikil solid yo distribye nan tè a. Estrikti ki pi dans la koresponn ak pi gwo posibilite konpaksyon tè ki pa mare a e porozite li se nmin=26%. Estrikti ki pi lach la koresponn ak pi piti konpaksyon posib tè ki pa mare a e porozite li se nmax=48%. Pa egzanp, sab lach nan dun yo gen n=47%.
Fig. 1 Estrikti tè ki pa mare
Si tè ki pa mare a gen grenn ki pa menm gwosè, konsa patikil ki pi piti yo ranpli vid ki ant pi gwo yo (fig. 2), porozite tè a siyifikativman pi piti (n=20% ak mwens).
Sl. 2. Estrikti tè ki pa mare ak diferan gwosè grenn
Estrikti tè ki mare
Nan tè ki lye a, estrikti a diferan pase nan tè ki pa lye. Nan tè ki lye a, fòs koezion parèt, ki pi fò pase fòs gravite ti patikil yo epi ki kole yo sou sifas kontak yo. Se poutèt sa patikil sa yo pa tonbe youn apre lòt anba, men yo rete kole youn sou lòt epi youn bò lòt (fig. 3_a_), konsa yo fòme yon estrikti rezo an chenn (fig. 3_b_), yon estrikti flokon (fig. 3_c_) elatriye, yo rele estrikti sa yo estrikti lòd ki pi wo. Estrikti sa yo gen yon porozite gwo, ki ka rive jiska 60-80% nan mas total la, sa ki pa ka rive nan tè ki pa lye.
Fig. 3. Estrikti tè lye
Porosite ak koyefisyan porosite
Pòzite tè a defini kòm rapò volim pò yo ak volim total tè a (fig. 4).
Fig. 4. Pòrozite ak koefisyan pòrozite tè a
Si nou make ak
- Vp = volim por yo nan tè a
- Vm = volim patikil solid yo
- V = volim total tè a,
porozite tè a n se, pa definisyon,
n = VP / V = VP / (VP + Vm),
oswa an % nan volim total tè a
n = 100 * VP / (VP + Vm) %.
Koyefisyan porosite tè a defini kòm rapò volim por yo ak volim patikil solid yo:
e = VP / Vm.
Soti nan fòmil pou porositè n a nou gen:
nVP + nVm = VP, kidonk Vm = VP(1-n) / n.
Lè nou ranplase valè sa a nan fòmil la pou e nou jwenn
e = n / (1-n).
Soti nan ekwasyon sa a nou jwenn
e - ne = n; n = e / (1 + e).
Koefisyan porozite a montre dansite tè a. Si koefisyan e a pi gwo, dansite tè a pi piti, epi vis vèrsa. Si yon tè konpresib ap fè chita anba chaj, avèk koefisyan porozite a anvan ak apre chita a, yo ka detèmine kantite chita a Δ_h_.
Ann obsève yon kouch tè konpresib ki gen epesè h (fig. 5_a_). Si nou chaje kouch sa a, li pral bese pa yon wotè Δ_h_, konsa epesè li ap diminye a h1 poutèt chaj la. Donk
Δ_h_ = h – h1.
Piske sibsidans tè konpresib la fèt sou depans por yo, paske patikil solid yo pratikman pa konprese, menm jan ak dlo a tou si por tè a ranpli avè l an pati oswa nèt, sibsidans sa a ka reprezante an eskiz sou fig. 5_b_.
Fig. 5. Desann Δh yon kouch tè konpresib ki gen epesè h anba chaj
Si nou make ak h0 wotè imajinè kouch patikil solid yo san porositë, yo rele wotè redui, lè sa a nou ka eksprime afesman an Δ_h_ an rapò ak wotè redui h0 a ak relasyon sa a:
Si nou konsidere yon kouch tè ki gen lajè ak longè ki egal ak inite a, lè sa a wotè yo h, h1 ak h0 reprezante volim yo, kidonk
kote e se koyefisyan porosite anvan, e1 apre chita a. Soti nan sa ki anvan an, yo jwenn chita a
Δ_h_ = h0 (e-e1).
Yo ka eksprime afesman an an rapò ak wotè kouch la h anvan afesman si nou ranplase valè wotè redwi a h0:
h0 = h – nh = h (1-n) = h / (1+e),
paske n = VP / V = VP / h_,_ kote VP = nh.
Se konsa yo jwenn
Gen kèk kalite tè ki gen valè mwayèn sa yo pou porozite n ak koyefisyan porozite e:
Imidite tè
Kalite dlo ki nan tè a
Dlo nan tè a parèt sou fòm dlo nan por yo ant patikil solid yo, sa yo rele dlo porè, apre sa kòm dlo adsòbe sou patikil solid yo epi kòm dlo konstitisyonèl.
Dlo pò a konpoze de dlo lib ant patikil solid yo, mouvman li fèt dapre lwa Darcy a, ansuit dlo gravitasyonèl, ki deplase anba aksyon gravite depi anwo desann nan tout direksyon, men mouvman li pa fèt dapre lwa Darcy a, dlo kapilè ki deplase anba aksyon fòs kapilè yo, epi dlo tansyon sifas la, ki kenbe pa tansyon sifas nan kwen ki genyen ant patikil solid tè a epi yo rele l tou dlo pò angilè. Tout dlo sa a ka retire nèt lè yo seche tè a nan yon tanperati 110oC.
Dlo adsòbsyon se dlo ki kouvri patikil solid yo, kote li mare ak fòs molekilè. Se sa yo rele fim dlo, ki gen epesè a varye ant 6-80 µµ (1µµ=10-6 mm, milimikron). Enfliyans dlo adsòbe a sou patikil ki pi gros yo pa gwo; men si patikil yo pi fen, enfliyans li vin pi gwo, paske sifas total patikil yo ogmante e konsa rapò dlo adsòbe a sou patikil solid yo nan yon inite volim tè a ogmante tou. Dlo sa a ka retire sèlman an pati pa seche a 110oC.
Dlo konstitisyonèl se dlo ki ini chimikman nan kristal mineral ki fòme patikil solid tè a. Dlo sa a prezan an ti kantite anpil epi li pa ka retire pa seche tè a. Se poutèt sa, dlo sa a ka konsidere kòm yon pati entegral nan patikil solid la.
Kantite dlo nan tè a
Selon definisyon an, kantite dlo nan tè a oswa imidite tè a se rapò ant pwa dlo ki genyen nan tè a ak pwa konpozan solid li yo. Selon kantite dlo ki nan tè a, yo fè distenksyon ant twa ka: tè totalman satire ak dlo, tè ki satire an pati ak dlo, ak tè totalman sèk.
Tè a satire nèt ak dlo
Si nou note porosite tè a ak n, pwa volimik tout patikil yo ak γs, pwa volimik dlo a ak γw, alò nou ka eksprime imidite tè satire a wZ ak ekwasyon sa a
Tè a pasyèlman satire ak dlo
Si nou note Ww kòm pwa dlo ki genyen nan tè a, ak Wd kòm pwa patikil solid yo, sètadi pwa sèk tè a, lè sa a imidite tè a w
w = Ww / Wd , sètadi an pousantaj pwa sèk tè a: w = 100 Ww / Wd.
Nan ka sa a, imidite tè a ka eksprime pa degre imidite Sr ki reprezante rapò ant pwa reyèl dlo ki nan tè a ak pwa dlo ki nan menm tè a ki ta egziste si tout pò yo te plen ak dlo, sètadi ak pwa dlo tè satire a:
anv. pou _γ_w = 1,00 Sr = w*γs / e.
Valè limit pou degre imidite a se:
- pou tè nèt sèk w = 0; Sr = 0
- pou tè totalman satire w = e/γs; Sr = e/γs * γs / e = 1,0.
Sl. 6. Echantiyon tè a pasyèlman satire ak dlo
Degre sasyetman an (yo konn rele li tou sasyetman oswa degre imidite) eksprime tou kòm rapò ant volim pò ki ranpli ak dlo ak volim total pò yo (fig. 6):
Sr = V2 / V1
kote V2 se volim por ki plen ak dlo, V1 se volim total por ki plen ak dlo, lè ak gaz. Si w se imidite tè a an % sou pwa sèk tè Wd, lè sa a nou genyen
V2 * γW = w Wd, soti la a V2 = w Wd / γw.
Nan lòt bò a, nou genyen ke V1 = V – Vd, epi kòm Vd * γs = Wd, se
Vd = Wd / γs epi V1 = V – Wd / γs.
Kidonk, degre sasyon tè a Sr ap
oswa an pousantaj nan pwa sèk tè a
Tè a konplètman sèk
Nan ka sa a, w = 0. Tout dlo por yo retire, tandiske dlo adsòbe a sèlman retire an pati, sa vle di fim dlo a toujou egziste, men epesè li diminye.