الكثافة الظاهرية

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

في علم المواد ، تُعرف الكثافة الكلية ، أو الكثافة الظاهرية ، بأنها خاصية للمادة تُحسب بقسمة كتلة جزيئات المادة على حجمها الكلي . ويُعرف الحجم الكلي بأنه الحجم الإجمالي الذي تشغله الجزيئات، بما في ذلك حجم الجزيء نفسه، وحجم الفراغات بين الجزيئات، وحجم المسامات الداخلية للجزيئات . [ 1 ]

تُعد الكثافة الظاهرية مفيدة للمواد مثل المساحيق والحبيبات والمواد الصلبة "المقسمة" الأخرى ، وتستخدم بشكل خاص عند الإشارة إلى المكونات المعدنية ( التربة والحصى ) والمواد الكيميائية والمكونات الصيدلانية والمواد الغذائية أو أي كتل أخرى من المواد الجسيمية أو الحبيبية ( الجسيمات ) .

الكثافة الظاهرية ليست هي نفسها كثافة الجسيمات ، فالكثافة خاصية جوهرية للمادة الصلبة ولا تشمل حجم الفراغات بين الجسيمات (انظر: كثافة المواد غير المتراصة ). الكثافة الظاهرية خاصية خارجية للمادة، ويمكن أن تتغير تبعًا لكيفية التعامل معها. على سبيل المثال، يكون للمسحوق المصبوب في أسطوانة كثافة ظاهرية محددة؛ وإذا تم تحريك الأسطوانة، فإن جسيمات المسحوق ستتحرك وتتقارب عادةً، مما يؤدي إلى زيادة الكثافة الظاهرية. لهذا السبب، تُذكر الكثافة الظاهرية للمساحيق عادةً على أنها "كثافة الترسيب الحر" (أو "كثافة الصب") و"كثافة الضغط" (حيث تشير كثافة الضغط إلى الكثافة الظاهرية للمسحوق بعد عملية ضغط محددة، تتضمن عادةً اهتزاز الوعاء. [ 2 ] )

تربة

تعتمد الكثافة الظاهرية للتربة بشكل كبير على تركيبها المعدني ودرجة تماسكها . [ 3 ] تبلغ كثافة الكوارتز حوالي2.65  جم/سم³ ، لكن الكثافة الظاهرية (الجافة) للتربة المعدنية عادةً ما تكون حوالي نصف هذه الكثافة، بين1.0 و 1.6  جم/سم³ . في المقابل، تميل التربة الغنية بالكربون العضوي وبعض أنواع الطين الهش إلى أن تكون ذات كثافة ظاهرية أقل ((أقل من 1.0  جم/سم³ ) نتيجةً لانخفاض كثافة المواد العضوية نفسها وزيادة المسامية . على سبيل المثال، تتميز تربة الخث بكثافة إجمالية تتراوح منمن 0.02 إلى 0.98  غ/سم³ . [ 4 ] في دراسة تفصيلية استخدمت 6000 عينة مُحللة في الاتحاد الأوروبي، تم إعداد خريطة عالية الدقة (100 متر) لكثافة التربة الظاهرية للطبقة من 0 إلى 20 سم باستخدام نموذج الانحدار. [ 5 ] تتميز الأراضي الزراعية بكثافة ظاهرية أعلى بنحو 1.5 مرة مقارنةً بالأراضي الحرجية.

تُحدد الكثافة الظاهرية للتربة عادةً من عينة لبية تُؤخذ عن طريق غرس أداة حفر معدنية في التربة على العمق والأفق المطلوبين. [ 6 ] ينتج عن ذلك عينة تربة ذات حجم إجمالي معروف، V<sub> t</sub> . ومن هذه العينة، يمكن تحديد الكثافة الظاهرية الرطبة والجافة. [ 7 ]

لحساب الكثافة الظاهرية الرطبة (الكثافة الظاهرية الكلية)، تُوزن العينة، ما يعطي الكتلة M<sub> t</sub> . أما لحساب الكثافة الظاهرية الجافة، فتُجفف العينة في الفرن وتُوزن، ما يعطي كتلة المواد الصلبة في التربة M<sub> s</sub> . العلاقة بين هاتين الكتلتين هي M <sub>t</sub> = M <sub> s</sub> + M<sub> l</sub> ، حيث M <sub>l</sub> هي كتلة المواد المفقودة أثناء التجفيف في الفرن (غالبًا ما تكون معظمها ماء). تُحسب الكثافة الظاهرية الجافة والرطبة كما يلي:

الكثافة الظاهرية الجافة = كتلة التربة / الحجم الكلي

ρب=مsVت{\displaystyle \rho _{b}={\frac {M_{s}}{V_{t}}}}

الكثافة الظاهرية الرطبة = كتلة التربة بالإضافة إلى السوائل / الحجم الكلي

ρت=متVت{\displaystyle \rho _{t}={\frac {M_{t}}{V_{t}}}}

تتناسب الكثافة الظاهرية الجافة للتربة عكسيًا مع مساميتها: فكلما زادت المسامات، انخفضت الكثافة الظاهرية. كما ترتبط الكثافة الظاهرية لمنطقة في باطن الأرض بسرعة الموجات الزلزالية التي تنتقل عبرها؛ وبالنسبة للموجات الأولية (P) ، فقد تم تحديد هذه العلاقة باستخدام معادلة غاردنر . فكلما زادت الكثافة، زادت السرعة.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ باكمان، هاري أو.؛ ​​برادي، نايل سي. (1960). طبيعة وخصائص التربة - نص جامعي في علم التربة (  الطبعة السادسة). مدينة نيويورك: ماكميلان. ص  50.
  2. ↑ "الكثافة الظاهرية للمسحوق - كثافة المواد الصلبة - خصائص المسحوق - كثافة المسحوق السائب - كثافة المسحوق المضغوط - PowderProcess.net" . www.powderprocess.net . تاريخ الوصول: ٢٢ فبراير ٢٠١٨ .
  3. ↑ نواز، محمد فراخ؛ بوري، جيلهيم؛ ترولارد ، فابيان (2013). "تأثير ضغط التربة والنمذجة. مراجعة" . الهندسة الزراعية من أجل التنمية المستدامة . 33 (2): 291-309 . دوى : 10.1007 / s13593-011-0071-8 .
  4. ↑ سوان، ب.د. (1990). "دور المادة العضوية في انضغاط التربة: مراجعة لبعض الجوانب العملية". بحوث التربة والحرث . 16 ( 1-2 ): 179-201 . Bibcode : 1990STilR..16..179S . doi : 10.1016/0167-1987(90)90029-D .
  5. ↑ بانغوس، بانوس؛ دي روزا، دانييلي؛ لياكوس، ليونيداس؛ لابويري، مايفا؛ بوريللي، باسكوالي؛ بالابيو، كريستيانو (2024-04-01). "تقييم الكثافة الظاهرية للتربة في أوروبا" . الزراعة، النظم الإيكولوجية والبيئة . 364 108907. Bibcode : 2024AgEE..36408907P . doi : 10.1016/j.agee.2024.108907 . hdl : 11563/181221 .
  6. ↑ خدمة الحفاظ على الموارد الطبيعية التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية "مؤشرات جودة التربة - الكثافة الظاهرية" مؤرشفة بتاريخ 13 أبريل 2020 في Wayback Machine ، تم استرجاعها في 5 ديسمبر 2013
  7. ↑ مختبر أرغون الوطني ، "دليل جمع بيانات RESRAD، الفصل 2 - كثافة التربة"، تم استرجاعه في 26 مايو 2012، وأرشفته في 15 سبتمبر 2016 على موقع Wayback Machine .