تعیین وزن مخصوص حقيقي خاک
مقدمه:
وزن مخصوص حقيقي خاک عبارت است از وزن مخصوص جزء جامد خاک به عبارت ديگر وزن مخصوص ظاهري وزن مخصوص همه فازهاي خاک يعني فاز جامد، مايع و گاز را مشخص مي نمايد اما همان گونه که ذکر گرديد با اندازه گيري وزن مخصوص حقيقي فقط وزن ذرات جامد خاک در واحد حجم مشخص مي گردد. بنابراين اين خصوصيت بسيار مربوط به مواد اوليه هستند که سبب تشکيل خاک مي گردند اگر چه وزن مخصوص حقيقي به اندازه وزن مخصوص ظاهري نمي باشد اما داراي استفاده هاي جالبي مي باشد.
با توجه به خصوصيات مواد آلي که جزء کلوئيد هاي خاک محسوب مي گردند هر چه ميزان مواد آلي خاک افزايش يابد از ميزان وزن مخصوص کاسته مي گردد چون کلوئيد هاي آلي داراي خصوصيات خاص خود مي باشند که در ادامه بيان خواهد شد.
نسبت به وزن خود داراي حجم بيشتري هستند در نتيجه نسبت به ذرات معدني خاک داراي وزن مخصوص ظاهري و حقيقي کمتري اند. مواد آلي بسيار متخلخل و يا خلل و فرج فراوان و در نتيجه داراي قابليت جذب رطوبت فراوان هستند. همچنين به علت ظرفيت تبادل کاتيوني خود علاوه بر منبع بسيار قوي بافر که سبب نگاه داشتنpH خاک مي گردد. به عنوان مثال منبع غذايي بسيار ارزشمندي براي گياه و ميکروب هاي خاک محسوب مي گردند. بنابراين افزايش مواد آلي خاک سبب کاهش جرم مخصوص حقيقي نيز مي گردد به همين خاطر است که استفاده از ماده آلي يک روش مناسب براي بهبود خصوصيات خاک مي باشد.
معمولا وزن مخصوص حقيقي خاکها به طور متوسط در حدود 6/2 گرم بر سانتيمتر مکعب مي باشد که در مقايسه با وزن مخصوص ظاهري عدد بيشتري مي باشد چون شامل فازهاي مايع و گاز نمي شود.
با اندازه گيري وزن مخصوص حقيقي مي توان ميزان خلل و فرج خاک را مشخص نمود. البته حتما لازم است که وزن مخصوص ظاهري خاک نيز اندازه گيري گردد که در آزمايشات گذشته طريقه اندازه گيري آن انجام گرديد. نسبت وزن مخصوص ظاهري به وزن مخصوص حقيقي ميزان خلل و فرج خاک را معلوم مي کند. به عنوان مثال اگر وزن مخصوص ظاهري برابر 1/1 گرم بر سانتيمتر مکعب و وزن مخصوص حقيقي خاک نيز برابر 2/2گرم بر سانتيمتر مکعب باشد ميزان خلل و فرج برابر 50% مي باشد، که از نسبت اين دو وزن مخصوص قابل محاسبه مي باشد. در خاک مفروض 50% حجم مربوط به فاز جامد خاک و 50 % ديگر به فازهاي مايع و گاز خاک مربوط مي گردد.
بنابراين براي آناليز دقيق خصوصيات فيزيک خاک که بسيار بر روي خصوصيات شيميايي و بيولوژي هم موثر مي باشد وزن مخصوص حقيقي نيز اندازه گيري گردد.
وزن مخصوص حقيقي ميزان خلل و فرج خاک را مشخص مي نمايد اما اندازه نسبي خلل و فرج را فقط مي توان با پارامتر بافت خاک مشخص مي گردد. مجموعه پارامترهاي بافت خاک، ساختمان خاک، وزن مخصوص ظاهري و وزن مخصوص حقيقي جهت مشخص نمودن خصوصيات فيزيک خاک مي باشد. به عبارت ديگر جهت ايده داشتن درباره نظم فضايي و چند بعدي خاک مي بايستي همه اين پارامترها اندازه گيري گردند که بتوان متعاقبا روش هاي مناسب جهت استفاده از خاک مربوطه را براي کشاورزي و در نتيجه براي افزايش راندمان توليد محصول پيشنهاد نمود. بنابراين باتوجه به مطالب لزوم اندازه گيري وزن مخصوص حقيقي هم مشخص مي گردد.
هدف:
اندازه گيري وزن مخصوص حقيقي يعني وزن ذرات جامد خاک يا فاز جامد خاک در واحد حجم مشخص مي گردد. با اندازه گيري وزن مخصوص حقيقي مي توان ميزان خلل و فرج خاک را مشخص نمود. به عبارت ديگر وزن مخصوص حقيقي يکي از پارامترها جهت مشخص نمودن خصوصيات فيزيک خاک مي باشد.
مواد و روش ها:
· پيکنومتر
· آب مقطر
· خاک 10 گرم
· ترازو
· دستگاه بن ماري
بحث:
طبق قانون ارشميدس هر جسمي داخل آب قرار گيرد به اندازه حجم آن آب بالا مي آيد. پس علت اندازه گيري وزن آب جابه جا شده به خاظر اين قانون است و براي اندازه گيري وزن مخصوص حقيقي لازم مي باشد.
مراحل کار عبارتنداز:
1) آب مقطر را مي جوشانيم تا هواي داخل آن خارج گردد.
2) يک عدد پيکنومتر را برمي داريم و با آب مقطر پرمي کنيم و توسط ترازو وزن مي نماييم.
3) آب مقطر را به نصف کاهش مي دهيم و دوباره توسط ترازو وزن آب مقطر و پيکنومتر را اندازه گيري مي کنيم.
4) 10 گرم خاک خشک را وزن نموده و به مجموعه پيکنومتر اضافه مي کنيم.
5) مجموعه را روي دستگاه بن ماري قرار مي دهيم تا 10 دقيقه بجوشد.
6) بعد از اين مدت زمان دوباره پيکنومتر را از آب مقطر پر مينماييم و توسط ترازو وزن مي کنيم.
مراحل بالا به صورت فرمول در ذيل آورده شده:
A=وزن پيکنومتر+ وزن آب مقطر
B= وزن پيکنومتر+ نصف آب مقطر
C= وزن پيکنومتر+ نصف آب مقطر+ وزن خاک
D= C – B
E= وزن پيکنومتر پراز آب مقطر بعد از جوشيدن+ وزن خاک
وزن آب جا به جا شده= D – ( E – A )
وزن مخصوص حقيقي= وزن خاک ÷ وزن آب جا به جا شده
پس محاسبات انجام شده با توجه به فرمول ها :
A=79/75
B= 84/53
C= 83/63
D= C – B
-83/63= 9/9 84/53
E= 39/81
وزن آب جا به جا شده= D – ( E – A )
وزن آب جا به جا شده= 6/3
وزن مخصوص حقيقي= وزن خاک ÷ وزن آب جا به جا شده
72/2=10 ÷ 6/3
نتايج :
وزن مخصوص حقيقي تقريباً ثابت است چون اغلب کاني هاي موجود در خاک داراي وزن مخصوص در همين محدوده مي باشند. فقط در صورت وجود بعضي از کانيها مثل تورمالين، ماگنتيت و يا هورن بلند ممکن است وزن مخصوص حقيقي اين خاکها به بيش از 75/2 هم برسد علاوه بر اين چون مواد آلي سبک تر از مواد معدني خاک است. بنابراين خاک هاي که محتوي مقدار نسبتاً زيادي مواد آلي است داراي وزن مخصوص حقيقي کمتر است و روي همين اصل وزن مخصوص حقيقي خاک هاي سطح الارض هميشه کمتر از خاک هاي تحت الارض است.
همان گونه که ذکر گرديد با اندازه گيري وزن مخصوص حقيقي فقط وزن ذرات جامد خاک در واحد حجم مشخص مي گردد. بنابراين اين خصوصيت بسيار مربوط به مواد اوليه هستند که سبب تشکيل خاک مي گردند اگر چه وزن مخصوص حقيقي به اندازه وزن مخصوص ظاهري نمي باشد اما داراي استفاده هاي جالبي مي باشد.
با اندازه گيري وزن مخصوص حقيقي مي توان ميزان خلل و فرج خاک را مشخص نمود. باتوجه به وزن مخصوص حقيقي و وزن مخصوص ظاهري و با استفاده از فرمول ذيل مي توان مقدار درصد خلل و فرج خاک را اندازه بگيريد:
نسبت وزن مخصوص ظاهري به وزن مخصوص حقيقي ميزان خلل و فرج خاک
خاک بايستي خلل و فرج مناسبي براي آب و هوا داشته باشد اگر رسي باشد ميکروپورها زياد و آب زياد و هوا کم است و اگرشني باشد ماکرپورها زياد و هوا زياد و آب کم مي باشد. اندازه گيري خلل و فرج نشان مي دهد که آيا وضع آب و هواي خاک خوب است يا نه ؟
بنابراين درصد حجم خاک که بوسيله مواد جامد اشغال شده برابر است با حاصل تقسيم وزن مخصوص ظاهري بر وزن مخصوص حقيقي ضرب در 100 . که خاک خوب بايد حجم مواد جامدش حدود 45 درصد باشد. اگر شرايط تشکيل خاکدانه وجود نداشته باشد حجم کل منافذ خاک به 10% حجم نمي رسد. زيرا حجم منافذ ماکرو و ميکرو به طرز قرار گرفتن ذرات خاک يعني خاکدانه ها بستگي دارد و همچنين خاکدانه ها منافذي ايجاد مي کنند که لوله هاي کاپيلاري يا شرائين يا موئين ناميده مي شود.
بنابراين براي آناليز دقيق خصوصيات فيزيک خاک که بسيار بر روي خصوصيات شيميايي و بيولوژي هم موثر مي باشد وزن مخصوص حقيقي نيز اندازه گيري گردد.
