什麼是孔隙率?
孔隙率(符號 \(\phi\))代表材料體積中屬於空隙的比例,也就是固體顆粒之間的孔洞或空隙所佔的份額。它是一個無因次量,通常以 0 到 1 之間的小數,或以百分比來表示。在地質學、土壤科學、陶瓷、材料工程與油氣儲層分析中,孔隙率都是關鍵指標,因為它直接決定了材料能容納多少流體。
如何使用本計算器
請輸入空隙體積(所有孔洞的總體積)與總體積(樣本的整體體積),兩者只要採用一致的單位即可,例如 cm³、mL 或 m³。計算器會將兩個數值相除,同時以小數與百分比呈現孔隙率,並算出填滿其餘部分的固體體積。
公式說明
以體積為基礎的定義為 $$\phi = \frac{V_{\text{void}}}{V_{\text{total}}}$$ 同樣的結果也能透過密度求得:$$\phi = 1 - \frac{\rho_{\text{bulk}}}{\rho_{\text{particle}}}$$ 其中堆積密度(bulk density)已包含空隙在內,而顆粒密度(particle density)則僅指固體顆粒本身的密度。這兩種算式描述的都是同一個空隙比例。
實際範例
假設一塊岩心的總體積為 100 cm³,其中相連通的孔隙空間為 30 cm³。則 $$\phi = \frac{30}{100} = 0.30$$ 即孔隙率為 30%。剩下的 70 cm³ 為固體材料。這個樣本可容納相當於其整體體積 30% 的流體。
常見問題
孔隙率的典型數值大約是多少?砂岩儲層通常落在 10~30%,鬆散的砂可超過 40%,而緻密的結晶岩則可能低於 1%。
孔隙率有可能超過 100% 嗎?不可能。空隙體積不會大於總體積,因此孔隙率的範圍介於 0 到 1(0~100%)之間。
這算出來的是連通孔隙率嗎?以體積為基礎的公式算出的是總孔隙率。若你只輸入相連通(有效)的空隙體積,得到的便是有效孔隙率。