Porositas

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Langsung ke: navigasi, cari

Porositas adalah ukuran dari ruang kosong di antara material, dan merupakan fraksi dari volume ruang kosong terhadap total volume, yang bernilai antara 0 dan 1, atau sebagai persentase antara 0-100%. Istilah ini digunakan di berbagai kajian ilmu seperti farmasi, teknik manufaktur, ilmu tanah, metalurgi, dan sebagainya.

Porositas bergantung pada jenis bahan, ukuran bahan, distribusi pori, sementasi, riwayat diagenetik, dan komposisinya. Porositas bebatuan umumnya berkurang dengan bertambahnya usia dan kedalaman. Namun hal yang berlawanan dapat terjadi yang biasanya dikarenakan riwayat temperatur bebatuan.

Porositas pada aliran dua fase[sunting | sunting sumber]

Dalam aliran dua fase gas dan cairan, fraksi kekosongan didefinisikan sebagai fraksi dari volume aliran yang ditempati oleh gas.[1] Porositas umumnya bervariasi dari satu lokasi ke lokasi lainnya dalam perpipaan dan berfluktuasi terhadap waktu. Pada aliran non-homogen, porositas terkait dengan laju aliran volumetrik dari fase gas dan cairan, dan terkait dengan kecepatan relatif antara dua fase (disebut dengan slip ratio).

Porositas dalam ilmu bumi dan konstruksi[sunting | sunting sumber]

Porositas yang digunakan dalam geologi, hidrogeologi, ilmu tanah, dan ilmu bangunan, yaitu bahan padat yang ruangnya diisi cairan dan udara, didefinisikan dengan:

\phi = \frac{V_\mathrm{V}}{V_\mathrm{T}}

dengan VV adalah volume dari ruang kosong yang diisi cairan dan udara dan VT adalah total volume dari bahan.

Porositas adalah fraksi antara 0 dan 1. Seperti contoh batu granit yang memiliki porositas 0.01, dan gambut serta tanah liat yang memiliki porositas sekitar 0.5.

Dalam geologi pertambangan, porositas bebatuan atau lapisan sedimen penting sebagai rujukan ketika mengevaluasi volume potensial air dan hidrokarbon yang mungkin terkandung di dalamnya. Porositas sedimen adalah fungsi yang rumit dari berbagai faktor, mencakup laju pengebumian, kedalaman pengebumian, sifat fluida, sifat sedimen di atasnya, dan sebagainya. Persamaan yang umum digunakan adalah persamaan Athy (1930):[2]

\phi(z) = \phi_0 e^{-kz}\,

di mana \phi_0 adalah porositas permukaan, k adalah koefisien pemadatan (m−1) dan z adalah kedalaman (m).

Nilai dari porositas dapat dihitung dari massa jenis bahan curah \rho_{\text{bulk}} dan massa jenis partikel \rho_{\text{particle}}:

\phi = 1-\frac{\rho_{\text{bulk}}}{\rho_{\text{particle}}}

Massa jenis partikel normal diasumsikan sekitar 2.65 g/cm3, meski perkiraan terbaik didapatkan dari pengukuran dan analisis sifat partikel.

Porositas dan konduktivitas hidrolik[sunting | sunting sumber]

Porositas sebanding dengan konduktivitas hidrolik. Pada kasus dua akuifer berpasir, salah satu yang memiliki porositas tinggi akan memiliki konduktivitas hidrolik yang lebih tinggi, yang berarti akan lebih banyak area bagi air untuk mengalir, namun memiliki banyak kerumitan dalam menjelaskan hubungan ini. Kerumitan utama adalah bahwa porositas dan konduktivitas hidrolik tidak sebanding secara proporsional, namun konduktivitas hidrolik sebanding dengan radius pori-pori. Seperti contoh tanah liat umumnya memiliki porositas tinggi dan mampu menyimpan air dalam jumlah besar, namun memiliki konduktivitas hidrolik yang sangat kecil sehingga tidak mampu mengalirkan maupun melepaskan air. Hal ini dikarenakan ruang di antara partikel besar pada tanah liat terisi oleh partikel kecil yang bersifat "lengket" terhadap air.

Porositas bebatuan[sunting | sunting sumber]

Bebatuan terkonsolidasi seperti batu pasir, shale, granit, atau batu kapur umumnya memiliki dua sifat porositas jika dibandingkand engan sedimen aluvial. Sifat porositas tersebut yaitu porositas terhubung dan porositas tidak terhubung. Porositas terhubung dapat diukur dengan menggunakan gas atau cairan yang mengalir ke dalam bebatuan, namun tidak dapat melalui porositas yang tidak terhubung.

Porositas tanah[sunting | sunting sumber]

Porositas tanah permukaan umumnya berkurang dengan dengan meningkatnya ukurna partikel. Hal ini dikarenakan pembentukan agregat tanah pada permukaan tanah yang bertekstur ketika berhadapan dengan proses biologi tanah. Pembentukan agregat melibatkan adhesi partikulat dan memiliki ketahanan yang lebih tinggi terhadap pemadatan. Massa jenis dari tanah berpasir biasanya antara 1.5 sampai 1.7 g/cm³, dengan porositas antara 0.43 sampai 0.36. Massa jenis tanah liat antara 1.1 sampai 1.3 g/cm³ dengan porositas anyara 0.58 sampai 0.51. Meski tanah liat disebut dengan "tanah berat", namun sesungguhnya pada massa yang sama, tanah liat memiliki porositas yang lebih banyak. Disebut "tanah berat" karena kandungan air di dalamnya lebih banyak dari tanah biasa, dan kandungan air tersebut menyumbang berat yang lebih banyak dari air yang terkandung pada tanah biasa. Selain itu, kadar air yang terkandung dalam tanah liat membuat bajak singkal sulit membajak tanah liat sehingga membutuhkan gaya yang lebih besar.

Tipe porositas geologis[sunting | sunting sumber]

Porositas primer
Porositas utama atau awal dari sistem porositas di dalam bebatuan atau deposit aluvial.
Porositas sekunder
Porositas lanjutan atau terpisah dari sistem porositas di dalam bebatuan, umumnya meningkatkan porositas total bebatuan. Porositas ini dapat dihasilkan dari pelapukan kimiawi atau rekahan. Porositas sekunder dapat menggantikan porositas primer sepenuhnya atau mendampingi.
Porositas rekahan: Porositas ini terkait dengan sistem rekahan atau patahan yang membentuk porositas sekunder yang dapat menjadi tempat penyimpanan reservoir.
Porositas vuggy
Porositas sekunder yang dihasilkan dari pelarutan komponen besar yang terdapat di dalam bebatuan (seperti fosil dan material organik) dan meninggalkan lubang kecil sampai terciptanya gua.
Porositas efektif (disebut juga porositas terbuka)
Fraksi dari volume total di mana aliran fluida dinamis dapat menempati ruang walau terdapat jalan buntu di dalamnya. Fluida dapat tetap mengalir karena variasi kondisi termal di dalamnya yang menyebabkan perubahan tekanan dan volume[3] di dalam pori-pori yang terhubung.
Porositas inefektif (disebut juga porositas tertutup)
Merupakan fraksi volume total di mana fluida atau gas ada di dalam namun tidak dapat mengalir.
Porositas ganda
Merupakan ide konseptual di mana dua reservoir yang saling berhimpitan saling berinteraksi. Dalam akuifer bebatuan yang memiliki rekahan, massa bebatuan dan rekahan seringkali disimulasikan berhimpitan namun merupakan badan yang terpisah.
Porositas makro
Merujuk pada pori-pori yang berdiameter lebih besar dari 50 nm.
Porositas menengah
Pori-pori yang berukuran antara 2 nm sampai 50 nm.
Porositas mikro
Pori-pori yang berukuran lebih kecil dari 2 nm.

Porositas tekstil atau porositas aerodinamik[sunting | sunting sumber]

Adalah rasio lubang yang dapat "dilalui oleh angin".

Pengukuran porositas[sunting | sunting sumber]

Metode optis dalah mengukur porositas bebatuan eolianite jaman Pleistocene dari pulau San Salvador, Bahamas.

Beberapa metode dapat digunakan untuk mengukur porositas:

  • Metode langsung dengan mengukur volume bahan curah dan lalu mengukur volume komponen per bagian. Hanya bisa dilakukan pada benda berukuran cukup besar dengan komponen individu tidak memiliki pori-pori.
  • Metode optis dengan menggunakan mikroskop.[4]
  • Metode tomografi komputer, menggunakan pemindaian CT untuk membuat pencitraan tiga dimensi dari geometri eksternal dan internal, termasuk ruang kosong di dalamnya.
  • Imbibisi yaitu menenggelamkan bahan berpori ke dalam fluida yang dilakukan di dalam ruang vakum.[4] Fluida yang dipilih adalah fluida yang mampu membasahi bahan secara mendalam dan tidak bereaksi dengan bahan.
  • Metode pengurapan air
  • Intrusi raksa
  • Metode ekspansi gas.[4]

See also[sunting | sunting sumber]

Referensi[sunting | sunting sumber]

  1. ^ G.F. Hewitt, G.L. Shires, Y.V.Polezhaev (editors), "International Encyclopedia of Heat and Mass Transfer", CRC Press, 1997.
  2. ^ ATHY L.F., 1930. Density, porosity and compactation of sedimentary rocks, Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geol. v. 14, pp. 1-24.
  3. ^ Effective and Ineffective Porosity at E&P Geology.com
  4. ^ a b c F.A.L. Dullien, "Porous Media. Fluid Transport and Pore Structure", Academic Press, 1992.

Bahan bacaan terkait[sunting | sunting sumber]