Поиск

Определение ОГХ почв методом центрифугирования
13.03.2013

В методе центрифугирования удаление влаги из образца почвы происходит под действием центробежной силы. Развиваемое при этом давление на жидкую фазу можно определить по следующей формуле:

Определение ОГХ почв методом центрифугирования

Приведенное уравнение получается следующим образом. Давление, оказываемое на влагу в центрифугируемом образце, есть отношение силы (F), действующей на жидкость, к площади ее поперечного сечения (S): Р = F/S. Учитывая, что сила есть масса воды в образце (mж), умноженная на центробежное ускорение (а), а площадь воды в цилиндрическом образце равна ее объему (Vж), деленному на высоту (h), имеем Р = mж ah/Vж.
Определение ОГХ почв методом центрифугирования

Часто конструкция центрифуги предполагает наклонное расположение образца к оси вращения, поэтому в формулы (VII.52), (VII.53.) необходимо ввести поправочный множитель (cosα), где α - угол между горизонталью и центральной осью симметрии образца. В случае горизонтального ротора крестовины α = 0° и соsα = 1. Для тихоходных режимов центрифугирования следует учитывать гравитационную составляющую потенциала (ψ = -gh*sinα, h - высота образца). Угловая скорость вращения (ω) по данным о числе оборотов центрифуги в минуту (n) рассчитывается по формуле: ω = πn/30, [ω] = с-1. Если известна относительная сила центрифугирования или так называемый фактор разделения (F = ω2R/g), то величину Р легко определить прямой подстановкой в формулы (VII.52), (VII.53). В завершение приведем расчетные формулы для определения давления (потенциала) почвенной влаги методом центрифугирования с учетом используемых в уравнениях (VII.52) и (VII.53) констант и размерностей физических величин: точечный образец:
Определение ОГХ почв методом центрифугирования

Анализируя формулы (VII.55) и (VII.56), убедимся, что, меняя высоту образца h или расстояние от верхней части образца до свободной поверхности удаляемой жидкости (R2—R1), а также скорость вращения центрифуги, можно исследовать ОГХ почвы практически во всем диапазоне ее варьирования. Например, на ультрацентрифуге Лебедева (n = 50000 об./мин, R1 = 1.0, R2 = 1.75 см) достигается предельная величина давления Р = -28350 см. водн. ст. Для обычной лабораторной центрифуги типа ЦЛС-3, n варьирует от 200 до 6000 об./мин, а диапазон измерения потенциала почвенной влаги при среднем радиусе вращения R= 10 см и высоте образца h = 1-3 см составляет -0.5 < Р < -650 кПа или -5 < Р < - 6500 см водн. ст.
При необходимости можно параллельно оценить осмотическое давление отделяемого в процессе центрифугирования раствора с помощью осмометра или по данным о его концентрации (с) и удельной электропроводности (Е): POS= P0ПB/W;
Р0 = —cRT/M (неэлектролит), ψ0 = — 36х (электролит), где R - универсальная газовая постоянная (Дж/моль К), М- молярная масса (г/моль), с -(г/м3), Т - (К), х - (дСм/м). Центрифугирование позволяет моделировать потенциал нагрузки вышележащих слоев почвы (ψн), если на поверхности образца установлен аппликатор определенной массы (со) и поперечного сечения: Рн = mω2 R/S. Дополнительное давление на воду со стороны скелета почвы при сжатии образца в центрифужном поле можно рассчитать по известной компрессионной зависимости для данного грунта. Аналогичную поправку, по-видимому, необходимо вводить и в методе мембранного пресса, однако в практике почвоведения это не принято. В целом, помимо матричного (капиллярно-сорбционного) потенциала (формулы (VII.55) и (VII.56)), центрифугирование дает возможность определить по отдельности и другие составляющие полного потенциала влаги в почве, что также является серьезным преимуществом этого метода.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Введите два слова, показанных на изображении: *