חדירות לעומת נקבוביות
חדירות ונקבוביות הם שני מושגים הנידונים בתחומים רבים, בפיזיקה. מושגים אלה ממלאים גם תפקיד מרכזי בתעשיות מסוימות. חדירות היא מושג חשוב בתחומים כמו אלקטרומגנטיות, מכניקת נוזלים ומדעי כדור הארץ. נקבוביות חשובה בתחומים כמו מדעי החומר, גיאולוגיה, מדעי כדור הארץ, מדעי הקרקע וכו '. נקבוביות חשובה גם בתעשיות כמו תרופות, קרמיקה ובנייה. חיוני שתהיה הבנה נכונה בחדירות ונקבוביות כדי להצטיין בתחומים כאלה. במאמר זה, אנו הולכים לדון במה הם חדירות ונקבוביות, ההגדרות שלהם, היישומים של חדירות ונקבוביות, קווי הדמיון ביניהם, ולבסוף ההבדל בין חדירות לנקבוביות.
מהי חדירות?
המונח 'חדירות' מקבל משמעויות שונות בתחומים שונים, אך באופן כללי, ניתן להגדיר חדירות כאיכות של חומר או קרום שמחליטים על היכולת של החומר או הממברנה לאפשר לנוזלים או גזים לעבור דרכם. חדירות ואקום (או חדירות בחלל פנוי) וחדירות באלקטרומגנטיות הם שני מושגים שנמצאים בשימוש נרחב בפיזיקה. לפני לימוד חדירות הוואקום, חשוב להבין היטב את חוק הכוח של אמפר.
חשבו על שני חוטים דקים, ישרים, נייחים, מקבילים הממוקמים במרחק r זה מזה בשטח פנוי. כאשר זרם I נישא בכל חוט, יופעל כוח אחד על השני. חוק אמפר קובע שהכוח ליחידת אורך ניתן על ידי F=µ0I2/2πr, כאשר הכוח מסומן על ידי F וחדירות ואקום מסומן ב-µ0 כאשר המרחק בין החוטים הוא 1 מטר, וזרם 1 אמפר זורם בכל חוט, הכוח בין שני החוטים הוא 2×10− 7 Nm-1לפיכך, µ0 שווה ל-4π ×10-7 NA-2 באלקטרומגנטיות, חדירות יכולה להיות מתואר כמדד ליכולתו של חומר, לתמוך ביצירת שדה מגנטי בתוך עצמו. באלקטרומגנטיות, החדירות ניתנת על ידי המשוואה B=µH, כאשר החדירות מסומנת ב-µ, צפיפות השטף המגנטי מסומנת ב-B ועוצמת השדה המגנטי מסומנת ב-H. במדעי כדור הארץ, ניתן להגדיר את החדירות כמדד ליכולת של חומר נקבובי, כדי לאפשר לנוזלים לעבור דרכו. כאן, יחידת החדירות SI היא m2
מה זה נקבוביות?
נקבוביות היא מדד של הריק או החללים הריקים בחומר. זה נקרא גם שבר חלל בחומר. ערך הנקבוביות נופל בין 0-1 או כאחוז בין 0-100%. נקבוביות של חומר ניתנת על ידי המשוואה ø=VV/VT, כאשר הנקבוביות מסומנת ב-ø, נפח החלל הריק מסומן ב-V V ונפח כולל או בכמות גדולה של חומר מסומן ב-VTלחומרים כמו גרניט יש נקבוביות נמוכה בהשוואה לחומרים כמו חימר וכבול. ניתן להשתמש במספר שיטות למדידת נקבוביות. אלו שיטות ישירות, שיטות אופטיות, שיטת טומוגרפיה ממוחשבת, שיטת אידוי מים, שיטת הרחבת גז וכו'.
מה ההבדל בין חדירות לנקבוביות?
• חדירות מקבלת משמעויות שונות בתחומים שונים כגון אלקטרומגנטיות, מדעי כדור הארץ וכו', אך נקבוביות לא. נקבוביות היא המדד של החללים הריק בחומר.
• לחדירות יש יחידות SI שונות בהתאם לשדות שהיא מיושמת. כדוגמה, כאשר הוא מיושם באלקטרומגנטיות, יחידת ה-SI שלו היא NA-2, אבל במדעי כדור הארץ, היא m2 לנקבוביות יש אין יחידות SI כאלה; יש לו רק ערך מספרי, שנופל בין 0-1.
• חדירות מיושמת בתחומים רבים ושונים כמו אלקטרומגנטיות, חוק אמפר ומדעי כדור הארץ, אבל נקבוביות מיושמת בתחומים כמו מדעי כדור הארץ, מדעי האדמה והמינרלים וכו'.
