Co to jest gęstość nasypowa?

Gęstość nasypowa jest fizyczną właściwością ziarnistej substancji stałej, takiej jak gleba, piasek lub proszek. Oblicza się go poprzez podzielenie masy danej objętości materiału przez objętość, którą zajmuje. Obejmuje to nie tylko objętość samych cząstek, ale także objętość przestrzeni i ciężar dowolnego materiału między cząstkami.

Gęstość stale stałego wyrobu, takiego jak metalowy pręt, to po prostu jego objętość podzielona przez jego wagę. Taki przedmiot jest uważany za nieściśliwy i jako taki jego gęstość jest zasadniczo stała. Z drugiej strony między cząstkami stałymi materiałów ziarnistych są puste przestrzenie. Materiały te są czasami określane jako podzielone ciała stałe. Takie materiały mogą być zagęszczane lub rozszerzane w zależności od przyłożonych do nich sił, a przestrzeń między cząstkami stałymi może się zmieniać.

Gęstość nasypowa nie jest zatem związana z samym materiałem, ale zmienia się w zależności od przestrzeni między cząstkami i substancją obecną w tej przestrzeni. Zależy to od wielu zmiennych, takich jak metoda pomiaru, ilość wilgoci w materiale, sposób obchodzenia się z nim i inne. Najczęściej właściwość tę wyraża się na zasadzie „suszenia w piecu”, wykluczając w ten sposób dodatkową masę wynikającą z wilgoci zmieszanej z substancją.

Może być również zakwalifikowany jako „swobodnie osadzony” lub „wlewany”, gdy substancja jest po prostu wlewany do naczynia lub jako „spustowy”, gdy jest zagęszczany. Jeśli substancja jest zagęszczana, zwykle wykonuje się ją zgodnie z pewną znormalizowaną specyfikacją, aby porównania między próbkami były dość spójne. Jeżeli stosuje się wiele specyfikacji zagęszczania, próbkę można opisać na przykład jako „podsłuch 150 razy” lub dowolną liczbę wskazaną w specyfikacji.

Istnieje wiele sposobów pomiaru gęstości nasypowej w zależności od substancji, miejsca, w którym należy dokonać pomiaru itd. Jednym z powszechnych przykładów jest podstawowa metoda, która jest zwykle stosowana do pomiaru gęstości objętościowej gleby. W tej metodzie próbkę gleby pobiera się za pomocą narzędzia rdzeniowego, które doprowadza się do pożądanej głębokości gleby. To narzędzie pobiera znaną objętość gleby, która jest następnie suszona i ważona. Zastosowane narzędzie pobiera stałą objętość gleby, dlatego w celu wykonania obliczeń należy określić tylko masę. Można również zastosować inne metody, które obejmują określenie zarówno masy, jak i objętości.

Gęstość nasypowa jest szczególnie ważną zmienną w odniesieniu do jakości gleby z wielu powodów. Z punktu widzenia rolnictwa może to być wskaźnik zdolności tlenu i wody do przemieszczania się w glebie, co jest niezbędne do wzrostu upraw. Gleba o wysokiej gęstości nasypowej stosunkowo mocno ściśnięta razem może utrudniać zarówno wzrost korzeni w dół do gleby, jak i wschodzenie sadzonek z powierzchni gleby. W warunkach miejskich może to również utrudniać przenikanie wody do gruntu, co prowadzi do zwiększonego odpływu wody deszczowej i pogorszenia jakości wody.

Chociaż gęstość nasypowa jest najczęściej kojarzona z glebą, może być również odpowiednim miernikiem dla wielu innych materiałów. Na przykład może być ważnym środkiem w przypadku produktów farmaceutycznych i chemikaliów, w których dokładne informacje o substancjach są kluczowe dla bezpieczeństwa. Odwodnione produkty spożywcze, takie jak suszone produkty mleczne lub kosmetyki w postaci sproszkowanej, można również mierzyć pod względem gęstości nasypowej do celów produkcji lub pakowania.