孔隙率

孔隙率（porosity）是指多孔材料中孔隙体积与自然状态下的体积之比的百分率。此处的孔隙体积是指多孔材料内部的开口孔隙和闭口孔隙，即针对材料内部孔、洞而言，不涉及颗粒或粉末材料之间的空隙，区别在于内部“孔”和粒间“空”。孔隙率的表达公式为：

ε_p = (V_开+V_闭) / (V_固+V_开+V_闭)

ε_p—多孔材料的孔隙率，%；

V_开—多孔颗粒开口孔隙所占的体积，m³，

V_闭—多孔颗粒闭口孔隙所占的体积，m³。

V_固—实心颗粒所占的体积或多孔颗粒固体骨架部分所占的体积，m³。

孔隙率又分为开口孔隙率和闭口孔隙率。

开口孔隙率是指多孔材料中开口孔隙的体积与材料在自然状态下的体积之比的百分率，有时又指材料中能被水饱和（即被水所充满）的孔隙体积与材料在自然状态下的体积之比的百分率；闭口孔隙率是指多孔材料中闭口孔隙的体积与材料在自然状态下的体积之比的百分率。两者的表达式为：

开口孔隙率= V_开/ (V_固+V_开+V_闭)

闭口孔隙率= V_闭/ (V_固+V_开+V_闭)

空隙率

空隙率（void fraction）是指散粒材料在自然堆积状态下，其中的空隙体积与散粒材料在自然状态下的体积之比的百分率。依据图12，多孔颗粒空隙率的表达公式为：

ε_B = (V_空+V_开)/ (V_空+V_固+V_开+V_闭)

实心颗粒空隙率的表达公式为：

ε_B =V_空/ (V_空+V_固+V_开+V_闭)

ε_B—颗粒材料的空隙率，%；

V_开—多孔颗粒开口孔隙所占的体积，m³，

V_闭—多孔颗粒闭口孔隙所占的体积，m³。

V_固—实心颗粒所占的体积或多孔颗粒固体骨架部分所占的体积，m³。

V_空— 实心颗粒或多孔颗粒之间空隙所占的体积，m³。

实心颗粒空隙率与多孔颗粒空隙率的区别在于是否考虑了多孔颗粒内部的开口孔隙体积，由于实心颗粒为密实状态，没有内部孔隙，因此，其空隙率为颗粒之间的空隙与堆积体积之比的百分率，而多孔颗粒由于具有内部开口孔隙和闭口孔隙，其空隙率表现为颗粒之间的空隙体积与多孔颗粒内部的开口孔隙体积之和相对于堆积体积之比。

密度测量方法在物理学中，密度是指某种物质的质量与该物质体积的比值，其公式为：

ρ = m / V

ρ—物质的密度，kg/m³；

m—物质的质量，kg；

V—物质的体积，m³。

密度是物质的物理特性，不同物质的密度一般不同，反映了不同物质的不同性质，因此，可以根据密度来鉴别物质。密度不随物质形状和空间地理位置的变化而变化，但因物质的状态、温度、压强的改变而改变。例如，水的三种状态冰、水、水蒸汽密度不同；蒸汽锅炉中，同样是水蒸汽，因压强不同，蒸汽密度也不同。

密度在使用过程中，由于应用域不同，物质形态差异，对其体积的定义有较大的区别，例如，对于块状金属，其体积为排开水的容积；对于玉米、小米等粮食，更关心其堆体积；而对于多孔材料，需要了解其骨架体积。为此，需要对体积进行严格的定义。根据应用需求，体积可分为密实体积、自然体积和堆体积三类。

(1) 密实体积

密实体积是指密实状态下的体积，即指构成材料的固体物质本身的体积。例如：翡翠、钢板、玛瑙、橡胶等。

(2) 自然体积

自然体积是指自然状态下的体积，即指固体物质的体积与全部孔隙体积之和。例如：面包，表面有象蜂窝一样的开孔，内部则是如同气泡一样的封闭孔。类似材料很多，木头、透气砖、分子筛、活性炭、泡沫等。

(3) 堆积体积

堆积体积是指自然状态下的体积与颗粒之间的空隙之和。日常生活中常见，例如：粮食、水泥、土壤等。

密度的相关概念，如体积密度、表观密度、真密度等均与上述三个体积密切相关。以多孔材料为例，其体积包括开口孔隙、闭口孔隙和固体三部分，如下图所示。深入材料内部，构成封闭状，不与外界相通的孔为闭孔，所有的闭孔体积之和为闭口孔隙。一端在材料表面开口，另一端深入材料内部，称为盲孔；一端在材料表面开口，穿过材料到另一端表面也存在开孔，称为贯通孔；一端在材料表面开孔，深入材料内部后，又产生若干相通的分支，这些分支均通过主孔与材料表面相通，称为交联孔。盲孔、贯通孔和交联孔都具有一个共性，即有一端与外界相通，所以这类孔统称为开孔，由这些孔构成的开孔体积之和即为开口孔隙。

更新时间：2023/11/9 12:30:33