Unterschied zwischen Porosität und Permeabilität
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Hauptunterschied - Porosität vs. Durchlässigkeit
Porosität und Durchlässigkeit sind beide Eigenschaften von Gesteinen und Böden. Das Hauptunterschied zwischen Porosität und Durchlässigkeit ist das Porosität ist ein Maß für den Raum zwischen Felsen wohingegen Durchlässigkeit ist ein Maß dafür, wie leicht Fluide zwischen Gesteinen fließen können.
Was ist Porosität?
Porosität misst den Abstand zwischen den Felsen. Es wird als das Verhältnis des Volumens des leeren Raums (oder der Poren) in einem Gestein zu seinem Gesamtvolumen verstanden und wird oft als Bruch oder Prozentsatz ausgedrückt. Da Flüssigkeiten diese freien Räume zwischen Gesteinen besetzen können, ist die Porosität auch ein Maß dafür, wie viel Flüssigkeit dieses Gestein aufnehmen kann.
Es gibt mehrere Methoden zum Messen Sie die Porosität einer Bodenprobe. Eine Methode zur Messung der Porosität wird als bezeichnet Archimedes-Methode. Um die Porosität mit diesem Verfahren zu testen, wird zunächst die Masse einer Bodenprobe gemessen, wenn der Boden trocken ist. Nennen wir diese Masse 
. Dann wird Wasser zu der Probe hinzugefügt, bis die Bodenprobe gesättigt ist und die Masse der Bodenprobe und des Wassers ist, 
wird gemessen. Als nächstes wird die gesättigte Probe in Wasser getaucht und die "Masse" der untergetauchten Probe, 
wird erneut gemessen. (Beachten Sie, dass wir tatsächlich messen Gewichte, die Faktoren von 
löschen, so dass Sie die aus einer Federwaage abgelesenen Massenwerte als Gewichtsangaben behandeln können.
Dann ist die der Probe zugesetzte Wassermasse 
. Wenn die Dichte des Wassers ist 
, dann ist die Volumen von Poren in der Bodenprobe ist 
.
Das gesamt Bodenvolumen ist das Volumen der Flüssigkeit, die verdrängt wird, wenn die Probe in Wasser getaucht wird. Nach dem Prinzip der Archimedes ergibt sich das Gesamtvolumen aus 
. Dann die Porosität 
ist gegeben durch 
. Deshalb,
Eine andere Methode zur Messung der Porosität beinhaltet die Verwendung von Boyles Gesetz. Bei diesem Verfahren werden Gase verwendet, um die Poren zwischen Bodenteilchen aufzufüllen. Nach dem Boyle'schen Gesetz ist der Druck des Gases für eine feste Gasmasse bei konstanter Temperatur umgekehrt proportional zu seinem Volumen. Zur Bestimmung der Porosität unter Verwendung des Boyle-Gesetzes werden zwei miteinander verbundene Kammern verwendet. Die Volumina dieser Kammern sind bekannt und der Druck der Gase in diesen Kammern kann mit einem Manometer gemessen werden.
Zunächst werden die beiden Kammern durch Schließen eines Ventils zwischen ihnen getrennt. Ein Container mit bekanntem Volumen, genannt Ader, ist mit der Bodenprobe gefüllt. Nennen wir das Volumen des Kerns 
. Der Kern befindet sich in einer der Kammern und die Luft wird aus dieser Kammer abgeführt. In der anderen Kammer ist noch Gas vorhanden, und der Luftdruck in dieser Kammer wird gemessen. Nehmen wir Bezug auf Volumen und Druck in dieser Kammer als 
und 
.
Messung der Porosität mit der Boyle-Law-Methode.
Als nächstes wird das Ventil zwischen den beiden Kammern geöffnet, so dass Luft aus der ersten Kammer auch die zweite Kammer füllen kann. Der Druck in den Kammern wird erneut gemessen und dieser Druck wird sein 
. Nach dem Boyle'schen Gesetz das Gesamtvolumen des Gases, das wir nennen werden 
, kann jetzt berechnet werden:
Die Lautstärke kann durch gegeben werden,
woher 
umfasst das Volumen der zweiten Kammer und der Rohrleitung zwischen den beiden Kammern. Mit dem obigen Ausdruck können wir nun das Porenvolumen berechnen 
. gibt das Gesamtvolumen der Bodenprobe an. Die Porosität ist dann gegeben durch,
Was ist Durchlässigkeit?
Die Durchlässigkeit ist ein Maß dafür, wie leicht Fluid zwischen Gesteinen fließen kann. Durch eine Bodenprobe mit hoher Permeabilität können Flüssigkeiten leicht durchfließen, wohingegen Flüssigkeiten mit geringer Permeabilität schwerer durch den Boden fließen können. Zum Beispiel können Straßenbeläge aus einem Material mit hoher Permeabilität hergestellt werden, so dass sich Wasser nicht in Pfützen auf der Oberfläche ansammelt.
Materialbildende "durchlässige Gehwege".
Die Permeabilität wird mathematisch in beschrieben Darcys Gesetz. Das Gesetz von Darcy ist eine Formel, die die Strömungsgeschwindigkeit von Fluid durch ein poröses Medium beschreibt. Nach diesem Gesetz, wenn eine Flüssigkeit mit einer Viskosität von 
fließt durch ein Volumen aus porösem Material mit einer Querschnittsfläche 
für einen Abstand 
, dann das Gesamtvolumen der pro Sekunde abgelassenen Flüssigkeit 
ist gegeben durch:
woher ist der Druck beim Start und ist der Druck der Flüssigkeit nach der Durchflusslänge . Die Konstante 
In dieser Formel wird die Permeabilität des Mediums definiert. Die Einheit von ist Quadratmeter (m2).
Unterschied zwischen Porosität und Permeabilität
Was es misst
Porosität misst die Menge an leerem Abstand zwischen Felsen oder im Boden als Bruchteil des Gesamtvolumens.
Permeabilität misst, wie leicht Flüssigkeiten durch eine Substanz fließen können.
Einheiten
Porosität ist ein Verhältnis der Volumina, hat also keine Einheiten.
Permeabilität hat Flächeneinheiten (m2 im SI-System).
Bildhöflichkeit:
"Eine durchlässige Fertiger-Demonstration, Austin Ferry, Tasmanien, Australien" von JJ Harrison ([email protected]) (Eigene Arbeit) [CC BY-SA 3.0], über Wikimedia Commons
