Porøsitet

Den porøsitet er det sett av hulrom (porer) av et materiale fast, er disse hulrom fylles med fluider (væske eller gass). Det er en fysisk størrelse mellom 0 og 1 (eller, i prosent, mellom 0 og 100%), som betinger strømningen og oppbevaringskapasiteten til et substrat (se også Darcis lov ).

Porøsitet er også en numerisk verdi definert som forholdet mellom volumet av hulrom og det totale volumet til et porøst medium:

eller:

Type porøsitet

Porøsiteten kan ha forskjellige opprinnelser, spesifikke for materialet og dets utvikling over tid, noe som fører til porer av ulik størrelse og geometri, mer eller mindre sammenkoblet.

I henhold til formen og opprinnelsen til porene

Vi Skiller således mellom poreporøsitet (eller "  primær porøsitet  ") og sprekk porøsitet (eller "  sekundær porøsitet  ");

I henhold til porestørrelse

Vi kan skille porene etter størrelse, og derfor definerer IUPAC følgende porøsiteter:

"Multimodal porøsitet" er den for faste stoffer som består av to typer porøsitet (for eksempel mikro-mesoporøs).
Når det gjelder sammenkoblede porer, strømmer væsken i porene mye raskere i store porer, og danner makroporøsitet (vannstrøm) enn i små, og danner mikroporøsitet (krefter av kapillaritet som holder på vann). Makroporøsitet fremmer jordlufting og tilførsel av oksygen til levende jordorganismer , mikroporøsitet utgjør et reservoar med vann og næringsutveksling for disse organismer. Gravitasjonsvannet (også kalt fritt vann eller metningsvann) som finnes i lacunar-rom (mellom aggregatene) som strømmer av tyngdekraften mot vannet, låner makroporøsiteten og flyter vertikalt i hastigheter avhengig av porediameteren. Den tørke punkt (maksimale mengder vann for at jorden kan beholde) svarer til slutten av strømmen av vann ved tyngdekraften, og til vannet som kan utnyttes av planter (forestilling om den praktiske vannreserve på en jord ). Det oppnås når kapillærvannet (også kalt kabelbanevann) som fyller hullene i mesoporøsiteten, blir rikelig gjennomvåt av nedbør, vanning eller vanning . Det tar vanligvis 2 til 3 dager etter at et regn oversvømmer jorden med vann i gjennomtrengelig jord med jevn struktur og tekstur. Røttene absorberer dette vannet opp til det punktet av midlertidig visning (karakteristisk for plantearter og hver sort), reversibelt, deretter til punktet for permanent visning som oppnås når kraften av vannretensjon av jordpartiklene (hudvann beholdes i form av veldig tynne filmer rundt partiklene) tilsvarer den maksimale sugekraften som planten utøver. Den teoretisk brukbare vannmengden er forskjellen i fuktighet mellom sugepunktet og visningspunktet.

I henhold til porene

De pedologists skille biologisk porøsitet eller rørformet (biopores generert av biologisk aktivitet), den teksturelle porøsiteten (mikroporøsitet opprettet av sammenstillingen av partiklene) og strukturell porøsitet (makroporøsitet mellom aggregatene , som omfatter rennen porøsitet, biologisk, eller til og med 'kultur opprinnelse).

Porøsitet og utnyttelse av underjordiske ressurser

I sammenheng med utnyttelse av underjordiske ressurser, skiller vi mellom:

Porøse bergarter

De kan fange opp og lagre gasser eller væsker. De sies å være "  reservoarbergarter  ". Denne væsken kan være naturgass , petroleum , bitumen eller vann  ; den kan ha kommet naturlig (naturlige olje- eller gassreserver) eller blitt injisert av mennesker ( underjordisk lagring ).

Porøsitetsmodeller

Statistiske modeller

Statistiske modeller består i å definere en funksjon av punkt f (M), hvor M er et punkt avhengig av koordinatene til mellomrom.

Vi tilordner deretter verdien 1 til funksjonen hvis punktet M er plassert i et vakuum, og verdien 0 hvis punktet er i det faste stoffet.

Disse modellene gjør at porøsiteten til et materiale kan modelleres i rommet. De gir imidlertid dårlige kvalitative resultater.

Arrangementer av kuler

Kapillærbunt - Purcell-modell

Denne modellen gjør det mulig å modellere porøsiteten, men også permeabiliteten . Den består i å definere et visst antall rette kapillærer som krysser materialet. Denne modellen er konseptuelt tilfredsstillende, men i praksis representerer den dårlig virkeligheten. Faktisk er kapillærene rette og kommuniserer ikke med hverandre.

Rose og Bruce forbedret denne modellen ved å ta hensyn til kapillærens tortuosity “Τ”.

Fatt's Network Model (1956)

Houpeurt og Ehrlich modell

Porøsitetsmåling

For å måle porøsitet kan tre parametere bestemmes:

Direkte laboratoriemålingsmetoder

Vi skiller mellom:

Porøsitetsmåling på uforstyrrede prøver

Det er bare en metode som kalles "summering av væsker". Det innebærer å belegge prøven (med for eksempel parafin) ved utgangen av kjernen, slik at væskene som er tilstede i porøsiteten ikke slipper ut.

Luftvolumene måles ved hjelp av et kvikksølvporosimeter. Volumene vann og hydrokarboner måles ved fraksjonert destillasjon ved romtemperatur.

Porøsitetsmåling på omarbeidede prøver

I laboratoriet må prøvene være i samme fysiske tilstand før målingene utføres, noe som betyr at de må utarbeides. Væskene må først ekstraheres fra prøven, med for eksempel:

Total volummåling Vt Mål på Vs
  • Bruk av et pyknometer
  • Nedsenkingsmetode
  • Bruk av kompresjonskammer
Måling av Vp ved bruk av et kvikksølvporosimeter

Dette innebærer å injisere et volum kvikksølv i prøven under trykk.

Kvikksølv fyller hulrommene til en prøve av det tidligere tørkede materialet. Det gjenstår bare å se på volumet av kvikksølv som er injisert for å få porevolumet samt porestørrelsesfordelingen.

Bestemmelse av porøsitet in situ: logger

Neutronlogging

En sonde sender nøytroner i en brønn. Disse reflekteres på hydrogenene i vannet og går tilbake til en redusert reseptor. Sensoren teller antall returnerte nøytroner. Denne metoden er ikke pålitelig for jord som inneholder for stor brøkdel av leire. I tillegg har den ulempen å anta at jorden er mettet med vann.

Måling av bakkemotstand

Med unntak av leire er vanlige jordmaterialer isolerende, men strøm sirkulerer i den våte fasen av jorden.

Derfor, forutsatt jord mettet med vann, vil jordens resistivitet være en funksjon av porøsiteten.

Merknader og referanser

  1. Jernot JP (1985) Morfologisk analyse av porøse medier . I kjemiske annaler (bind 10, nr. 4, s.  319-330 ). Lavoisier.
  2. "  Måling av porøsitetsgraden på en del  " , på MetalBlog ,1 st juni 2017
  3. (en) J. Rouquerol et al. , “  Anbefalinger for karakterisering av porøse faste stoffer (teknisk rapport)  ” , Pure & Appl. Chem , vol.  66,1994, s.  1739–1758 ( DOI  10.1351 / pac199466081739 , les online [gratis nedlasting pdf])
  4. Michel-Claude Girard, Christian Schvartz, Bernard Jabiol, Soil Study. Beskrivelse, kartografi, bruk , Dunod ,2011( les online ) , s.  92.
  5. (i) FJ Veihmeyer og AH Hendrickson , "  Fuktighetsekvivalenten som et mål på feltkapasiteten til jord  " , Soil Science , vol.  32, n o  3,September 1931, s.  181–194 ( ISSN  0038-075X , DOI  10.1097 / 00010694-193109000-00003 , leses online , åpnes 4. august 2018 )
  6. Jean-Michel Gobat, Michel Aragno, Willy Matthey, Levende jord: pedologibaser, jordbiologi , PPUR Presses polytechniques,2010, s.  62.
  7. Gallerier med telluriske mikroorganismer , røtter og rotrot, eller gravende dyr , som letter sirkulasjon av vann og luft.
  8. Nettverk av fordypninger som begrenser jordaggregater.
  9. Denis Baize, Liten leksikon for pedologi , Quæ-utgaver ,2016, s.  15
  10. Pierre Stengel, "  Bruk av analysen av porøsitetssystemer for karakterisering av jordens fysiske tilstand in situ  ", Annales agronomique , vol.  30, n o  1,1979, s.  27-51

Se også

Relaterte artikler

Eksterne linker