题目
假设此土壤的容重是1.67,那么此土壤的孔隙度是______?一亩耕层土壤(耕层深度20cm)有重量是______?要使此土壤孔隙度达到50%,应疏松还是应压紧______。(精确小数点两位数)
假设此土壤的容重是1.67,那么此土壤的孔隙度是______?一亩耕层土壤(耕层深度20cm)有重量是______?要使此土壤孔隙度达到50%,应疏松还是应压紧______。(精确小数点两位数)
题目解答
答案
1. 根据公式 $P = \left(1 - \frac{\gamma_b}{\rho_s}\right) \times 100\%$, 将 $\gamma_b = 1.67 \, \text{g/cm}^3$, $\rho_s = 2.65 \, \text{g/cm}^3$ 代入:
\[
P = \left(1 - \frac{1.67}{2.65}\right) \times 100\% \approx 37.0\%
\]
2. 一亩耕层土壤体积为:
\[
V = 666.7 \, \text{m}^2 \times 0.2 \, \text{m} = 133.34 \, \text{m}^3
\]
总重量为:
\[
W = 133.34 \, \text{m}^3 \times 1670 \, \text{kg/m}^3 = 222,678 \, \text{kg}
\]
3. 要使孔隙度达到50%,需满足:
\[
\gamma_b' = 0.5 \times 2.65 = 1.325 \, \text{g/cm}^3
\]
因 $1.67 > 1.325$, 需疏松土壤以降低容重。
答案:
孔隙度为37.0%;一亩耕层土壤重量为222,678 kg;应疏松土壤。
解析
本题主要考查土壤孔隙度、土壤重量的计算以及根据孔隙度要求判断土壤操作方式,解题思路如下:
- 计算土壤孔隙度:
- 首先明确土壤孔隙度的计算公式为 $P = \left(1 - \frac{\gamma_b}{\rho_s}\right) \times 100\%$,其中 $P$ 表示孔隙度,$\gamma_b$ 是土壤容重,$\rho_s$ 是土壤比重,通常土壤比重取 $2.65 \, \text{g/cm}^3$。
- 已知土壤容重 $\gamma_b = 1.67 \, \text{g/cm}^3$,将其与 $\rho_s = 2.65 \, \text{g/cm}^3$ 代入公式可得:
$\begin{align*}P&=\left(1 - \frac{1.67}{2.65}\right) \times 100\%\\&=(1 - 0.6302) \times 100\%\\&= 0.3698\times 100\%\\&\approx 37.0\%\end{align*}$
- 计算一亩耕层土壤的重量:
- 先计算一亩耕层土壤的体积,已知一亩约为 $666.7 \, \text{m}^2$,耕层深度为 $20 \, \text{cm}=0.2 \, \text{m}$,根据体积公式 $V = S\times h$($S$ 为面积,$h$ 为高),可得:
$V = 666.7 \, \text{m}^2 \times 0.2 \, \text{m} = 133.34 \, \text{m}^3$ - 因为土壤容重 $\gamma_b = 1.67 \, \text{g/cm}^3 = 1670 \, \text{kg/m}^3$,根据重量公式 $W = V\times\gamma_b$($W$ 为重量,$V$ 为体积,$\gamma_b$ 为容重),可得一亩耕层土壤的重量为:
$W = 133.34 \, \text{m}^3 \times 1670 \, \text{kg/m}^3 = 222677.8 \, \text{kg}\approx 222678 \, \text{kg}$
- 先计算一亩耕层土壤的体积,已知一亩约为 $666.7 \, \text{m}^2$,耕层深度为 $20 \, \text{cm}=0.2 \, \text{m}$,根据体积公式 $V = S\times h$($S$ 为面积,$h$ 为高),可得:
- 判断应疏松还是压紧土壤:
- 若要使土壤孔隙度达到 $50\%$,根据孔隙度公式 $P = \left(1 - \frac{\gamma_b}{\rho_s}\right) \times 100\%$,变形可得 $\gamma_b'=(1 - P)\times\rho_s$,将 $P = 50\% = 0.5$,$\rho_s = 2.65 \, \text{g/cm}^3$ 代入可得:
$\begin{align*}\gamma_b'&=(1 - 0.5)\times 2.65 \, \text{g/cm}^3\\&= 0.5\times 2.65 \, \text{g/cm}^3\\&= 1.325 \, \text{g/cm}^3\end{align*}$ - 因为当前土壤容重为 $1.67 \, \text{g/cm}^3$,大于要达到 $50\%$ 孔隙度时所需的容重 $1.325 \, \text{g/cm}^3$,而疏松土壤可以降低土壤容重,所以应疏松土壤。
- 若要使土壤孔隙度达到 $50\%$,根据孔隙度公式 $P = \left(1 - \frac{\gamma_b}{\rho_s}\right) \times 100\%$,变形可得 $\gamma_b'=(1 - P)\times\rho_s$,将 $P = 50\% = 0.5$,$\rho_s = 2.65 \, \text{g/cm}^3$ 代入可得: