Bestimmung des Porenvolumens

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Sinn und Zweck


Mineralische Zusammensetzung

Einfache Analyseverfahren

Organische Zusammensetzung

Bodenwasser, -luft, -wärme

Bodenreaktion

Untersuchungsmethoden

Informationen zum Thema

Das Volumenverhältnis von fester Bodensubstanz zum Bodenwasser und zur Bodenluft schwankt erheblich in Abhängigkeit von Bodenart und Bodenstruktur. Als grober Anhaltswert gilt folgende Volumenverteilung: Bodensubstanz : Wasser : Luft wie 50 : 25 : 25. Ein ausreichendes Porenvolumen ist die Voraussetzung für die Atmung der Pflanzenwurzeln und Mikroorganismen im Boden und für eine optimale Wasserversorgung der Organismen. Bodenverdichtungen, hervorgerufen durch mechanische Belastung des Bodens, z.B. durch den Reifendruck von Landmaschinen oder durch Trittverdichtungen, schädigen das Pflanzenwachstum. Porenvolumen von Böden verschiedener Korngrössenzusammensetzung Das Porenvolumen wird im allgemeinen in Prozenten des gesamten Bodenvolumens ausgedrückt.

 
Böden Porenvolumen
Sandböden 32,5 %
Lehmböden 34,5&
schwere Lehmböden 44,1%
tonhaltige Lehmböden 45,1%
lehmhaltige Tonböden 47,1 %
schwere Tonböden 52,9%

Versuchsablauf Im Freiland wird ein Stechzylinder (100 ml oder 1000 ml) in den Boden eingedrückt. Der Stechzylinder wird vorsichtig ausgegraben und nachfolgend werden Ober- und Unterkante glatt abgeschnitten. Nach Trocknung bei 1O5 Grad Celsius  ermittelt man das Bodentrockengewicht. Das spezifische Gewicht ermittelt man, indem 20 g trockener Boden in einen 50 ml Messkolben gefüllt werden. Der Messzylinder wird bis zur Hälfte aus der (bis zur Null-Marke gefüllten) Bürette mit Methanol aufgefüllt und dann mehrfach intensiv geschüttelt, damit die zwischen den trockenen Bodenteilchen eingeschlossene Luft entweichen kann. Wenn keine Luftblasen mehr auftreten, wird der Messzylinder aus der Bürette bis zur 50 ml Marke aufgefüllt. Das in der Bürette verbleibende Methanol entspricht dem Volumen von 20 g trockenem Boden.

Untersuchungsmaterialien</span></div>

  • Stechzylinder mit bekanntem Volumen (100 ml oder 1000 ml)
  • Spaten zum Ausgraben der Probe
  • Messer zum Abschneiden der überstehenden Erde
  • Waage (auf 0,01 g genau)
  • Trockenschrank
  • Methanol
  • Messkölbchen (50 ml)
  • Bürette (50 ml) mit Stativ und Trichter

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Versuchsanstellung zur Bestimmung des Porenvolumens


In einfacher, indirekter Weise lässt sich das Porenvolumen rechnerisch bestimmen, indem man das Trockenvolumen eines Bodens durch das spezifische Gewicht des Bodens dividiert.

Multipliziert man diesen Quotienten mit 100 und zieht ihn von 100 ab, so erhält man das Porenvolumen in Prozent.


Formel

Inhaltsverzeichnis

Vp=100-\left(\frac{V_t.100}{s}\right\rangle

Vp steht für das Porenvolumen

Vt steht für das Volumengewicht

s steht für das spezifische Gewicht


Es sind demnach zu bestimmen:


a)das Volumengewicht Vt

Vt=\left(\frac{Trockengewicht...des...gewachsenen...Bodens}{Volumen...des...gewachsenen...Bodens}\right\rangle

b) das spezifische Gewicht (s)


s=Gewicht des trockenen Bodens in Gramm : Volumen des trockenen Bodens in ml (ohne Hohlräume)


Auswertungsbeispiel


a) Bestimmung des Volumengewichtes:

Volumen des Stechzzylinders = 100 ml

Gewicht des trockenen Bodens= 107 g Vt=\left(\frac{Trockengewicht...des...Bodens}{Volumen...des...Bodens}\right\rangle=\left(\frac{107}{100}\right\rangle= 1,07


b) Bestimmung des spezifischen Gewichts:

Bei 20 g Bodeneinwage blieben in der 50 ml Bürette 9,6 ml Methanol zurück:

s=\left(\frac{20}{9,6}\right\rangle= 2,08


c) Bestimmung des Porenvolumens:

Vp=100-\left(\frac{V_t.100}{s}\right\rangle

=100-\left(\frac{1,07x100}{2,08}\right\rangle= 51,44 %

Das Porenvolumen betrug demnach 51,44 %; das Volumen der festen Bodenteilchen betrug also 48,56 %.


Erfahrungen und Konsequenzen

Eine erhebliche Streubreite in den Versuchsergebnissen ist methodisch bedingt. Das Porenvolumen jeder Probe sollte deshalb vierfach bestimmt werden.

Informationen zum Thema

Close-up of mole.jpg |Animation zum Thema Porenvolumen