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Concept
Teneur en eau (milieux poreux)
Résumé
En physique des milieux poreux, on désigne par teneur en eau la quantité d'eau liquide contenue dans un échantillon de matière, par exemple un échantillon de sol, de roche, de céramique ou de bois, la quantité étant évaluée par un rapport pondéral ou volumétrique. Cette propriété intervient dans un large éventail de disciplines scientifiques et techniques, et s'exprime comme un rapport ou quotient, dont la valeur peut varier entre 0 (échantillon complètement sec) et (pour la teneur « volumétrique ») la « porosité à saturation » du matériau.
La teneur en eau pondérale, , est classiquement utilisée en mécanique des sols :
où est le poids d'eau et est le poids des grains, ou fraction solide.
La teneur en eau volumétrique, , est classiquement utilisée en physique des milieux poreux :
où est le volume d'eau et est le volume total (c'est-à-dire le volume du sol + volume d'eau + volume d'air).
Pour passer de la définition pondérale (celle des ingénieurs) à la définition volumétrique utilisée par les physiciens, il faut multiplier la teneur en eau pondérale par la densité du matériau sec. Dans un cas comme dans l'autre la teneur en eau est sans dimension.
En mécanique des sols et en génie pétrolier, on définit également :
la porosité , où désigne le volume des « vides » ou volume des pores ;
le degré de saturation, , comme :
Le degré de saturation Sr peut prendre toute valeur entre 0 (matériau sec) et 1 (matériau saturé). En réalité, Sr n'atteint jamais ces deux valeurs extrêmes (les céramiques portées à des centaines de degrés contiennent toujours quelques ‰ d'eau), qui sont des idéalisations physiques.
La teneur en eau w varie, elle, entre 0 et , où , et désignent respectivement le poids volumique de l'eau (soit à ) et le poids volumique du sol sec (un ordre de grandeur est ).
La teneur en eau peut être mesurée directement en pesant d'abord l’échantillon de matériau, ce qui détermine une masse : , puis le pesant après l'avoir passé dans une étuve pour faire s'évaporer l'eau : on mesure ainsi une masse , nécessairement inférieur au précédent.
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