Diferencia entre porosidad y permeabilidad

Índice

Diferencia Principal - Porosidad vs. Permeabilidad
¿Qué es la porosidad?
¿Qué es la permeabilidad?
Diferencia entre porosidad y permeabilidad
1. Que mide
2. Unidades

Diferencia Principal - Porosidad vs. Permeabilidad

Tanto la porosidad como la permeabilidad son propiedades de las rocas y del suelo. La principal principal entre porosidad y permeabilidad es que porosidad es una medida del espacio entre las rocas mientras La permeabilidad es una medida de la facilidad con la que los fluidos fluyen entre las rocas..

¿Qué es la porosidad?

La porosidad mide cuánto espacio hay entre las rocas. Se toma como la relación entre el volumen del espacio vacío (o poros) en una roca y su volumen total y, a menudo, se expresa en términos de una fracción o un porcentaje. Dado que los fluidos pueden ocupar estos espacios libres entre las rocas, la porosidad también es una medida de la cantidad de fluidos que pueden contener las rocas.

Hay varios métodos para medir la porosidad de una muestra de suelo. Un método usado para medir la porosidad se llama método de Arquímedes. Para probar la porosidad con este método, primero se mide la masa de una muestra de suelo cuando el suelo está seco. Llamemos a esta masa $m_{mathrm{seco}}$ . Luego, se agrega agua a la muestra hasta que la muestra de suelo se satura y la masa de la muestra de suelo y el agua, $m_{mathrm{mojado}}$ es medido. A continuación, la muestra saturada se sumerge en agua y la "masa" de la muestra sumergida, $m_{mathrm{sumergido}}$ se vuelve a medir. (Tenga en cuenta que, de hecho, estamos midiendo pesosSin embargo, los factores de $gramo$ cancelar, de modo que pueda tratar las lecturas de masa tomadas de una balanza de resorte como lecturas de peso).

Entonces, la masa de agua añadida a la muestra es $m_{mathrm{húmedo}}-m_{mathrm{seco}}$ . Si la densidad del agua es $rho_w$ entonces el volumen de poros en la muestra de suelo es $v_{mathrm{poros}}=rho_wleft( m_{mathrm{húmedo}}-m_{mathrm{seco}}right)$ .

los total volumen de suelo es el volumen del fluido desplazado cuando la muestra se sumerge en agua. Por el Principio de Arquímedes, el volumen total viene dado por $v_{mathrm{total}}=rho_wleft( m_{mathrm{húmedo}}-m_{mathrm{sumergido}}right)$ . Luego, la porosidad $fi$ es dado por $phi=frac{v_{mathrm{poros}}}{v_{mathrm{total}}}$ . Por lo tanto,

$phi=frac{m_{mathrm{húmedo}}-m_{mathrm{seco}}}{m_{mathrm{húmedo}}-m_{mathrm{sumergido}}}$

Otro método para medir la porosidad implica el uso de Ley de Boyle. En este método, se utilizan gases para llenar los poros entre las partículas del suelo. Según la ley de Boyle, para una masa fija de gas a temperatura constante, la presión del gas es inversamente proporcional a su volumen. Para determinar la porosidad usando la Ley de Boyle, se usan dos cámaras conectadas. Se conocen los volúmenes de estas cámaras y la presión de los gases dentro de estas cámaras se puede medir usando un manómetro.

Inicialmente, las dos cámaras se separan cerrando una válvula entre ellas. Un recipiente con un volumen conocido, llamado centrose llena con la muestra de suelo. Llamemos al volumen del núcleo $V_{mathrm{núcleo}}$ . El núcleo se coloca dentro de una de las cámaras y el aire se extrae de esta cámara. El gas todavía está presente en la otra cámara y se mide la presión del aire dentro de esta cámara. Nos referiremos al volumen y la presión en esta cámara como $V_1$ y $p_1$ .

Diferencia entre porosidad y permeabilidad - Boyle's_Law_Method_for_Measuring_Porosity

Medición de la Porosidad mediante el método de la Ley de Boyle.

A continuación, se abre la válvula entre las dos cámaras, lo que permite que el aire de la primera cámara llene también la segunda cámara. La presión en las cámaras se mide de nuevo, y sea esta presión $p_2$ . Usando la ley de Boyle, el volumen total ocupado por el gas, que llamaremos $V_f$ ahora se puede calcular:

$V_f=frac{p_1V_1}{p_2}$

El volumen $V_f$ puede ser dado por,

$V_f=V_1+V_2-V_{mathrm{núcleo}}+V_{mathrm{poros}}$

dónde $V_2$ incluye el volumen de la segunda cámara y el tubo entre las dos cámaras. Ahora, la expresión anterior nos permite calcular el volumen de poros. $V_{mathrm{poros}}$ . $V_{mathrm{núcleo}}$ da el volumen total de la muestra de suelo. la porosidad $fi$ entonces viene dada por,

$phi=frac{V_{mathrm{poros}}}{V_{mathrm{núcleo}}}$

¿Qué es la permeabilidad?

La permeabilidad es una medida de la facilidad con la que un fluido puede fluir entre las rocas. Una muestra de suelo con una alta permeabilidad permite que los líquidos fluyan fácilmente, mientras que es más difícil que los líquidos fluyan a través de un suelo con baja permeabilidad. Por ejemplo, los pavimentos se pueden construir con un material de alta permeabilidad para que el agua no se acumule en charcos en la superficie.

Diferencia entre porosidad y permeabilidad - Permeable_Pavements

Material formador de “pavimentos permeables”.

Matemáticamente, la permeabilidad se describe en ley de darcy. La ley de Darcy es una fórmula que describe la velocidad de flujo de un fluido a través de un medio poroso. De acuerdo con esta ley, si un fluido con una viscosidad de $mu$ fluye a través de un volumen de material poroso con un área transversal $A$ por una distancia $L$ entonces el volumen total de fluido descargado por segundo $q$ es dado por:

$Q=-frac{kappa A left( p_2-p_1right)}{mu L}$

dónde $p_1$ es la presión al principio y $p_2$ es la presión del fluido después de fluir a través de la longitud $L$ . El constante $kappa$ en esta fórmula se define como la permeabilidad del medio. la unidad de $kappa$ es metros cuadrados (m²).

Diferencia entre porosidad y permeabilidad

Que mide

Porosidad mide la cantidad de espacio vacío entre las rocas o en el suelo como una fracción del volumen total.

Permeabilidad mide qué tan fácil es para los fluidos fluir a través de una sustancia.

Unidades

Porosidad es una razón de volúmenes, por lo que no tiene unidades.

Permeabilidad tiene unidades de área (m² en el sistema SI).

Imagen de cortesía:

“Demostración de una pavimentadora permeable, Austin's Ferry, Tasmania, Australia” por JJ Harrison ([email protected]) (Propio trabajo) [CC BY-SA 3.0]a través de Wikimedia Commons

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Maria Fernanda, licenciada en Biología Molecular y Bioquímica, es Bióloga Molecular y tiene un amplio y profundo interés en el descubrimiento de cosas relacionadas con la naturaleza.

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