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Inhaltsverzeichnis 1 Verwendung des Begriffs in der Bodenkunde 2 Verwendung des Begriffs in der Technik 3 Typische Werte

Verwendung des Begriffs in der Bodenkunde

In der Geologie, Hydrogeologie und Bodenkunde bezeichnet die Porosität das Verhältnis des Volumens aller Hohlräume eines porösen Festkörpers zu dessen äußerem Volumen. Es handelt sich also um ein Maß dafür, wie viel Raum der eigentliche Feststoff aufgrund seiner Körnung oder Klüftung innerhalb eines bestimmten Volumens ausfüllt bzw. welche Hohlräume er in diesem hinterlässt. Die Poren sind dabei in der Regel mit Luft und/oder Wasser gefüllt.

Die Porosität wird üblicherweise in Prozent oder als Fraktion (Bruchteile von 1 = 100%) angegeben und mit dem Formelbuchstaben Φ bezeichnet. Die Gesamtporosität einer Probe setzt sich zusammen aus der Summe der Hohlräume, die untereinander und mit der Umgebung in Verbindung stehen (Nutzporosität) und den nicht miteinander verbundenen Hohlräumen (abzementierte oder geschlossene Porosität).
In der Erdöl-/Erdgasindustrie und in der Geothermie spielt die Nutzporosität eine große Rolle, da nur durch die untereinander in Verbindung stehenden Poren Fluide (Wasser, Öl oder Gas) fließen können. Weiterhin gibt die Nutzporosität an, wie viel Kohlenwasserstoffe maximal in einer Lagerstätte vorhanden sein können.

Verwendung des Begriffs in der Technik

In der Technik bezeichnet der Begriff Porosität den Hohlraumanteil einer Schüttung oder eines Haufwerks z.B. eines Katalysatorbettes. Definiert ist die Porosität als das Verhältnis von Hohlraumvolumen V_Hohl zum Gesamtvolumen des Haufwerks V_ges. Gebräuchlich ist dabei der Buchstabe . Weniger verbreitet ist dagegen das bereits eingeführte Φ .

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Das Gesamtvolumen setzt sich selbst aus dem Feststoffvolumen V_s und dem Hohlraumvolumen V_Hohl zusammen.

Die Porosität hat großen Einfluss auf die Dichte einer Schüttung sowie auf den Widerstand bei der Durchströmung einer Schüttung. (→Darcy-Gesetz)

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In der Werkstoffkunde erfolgt die Klassifizierung poröser Materialien nach der Größe der Poren:

mikroporös: Poren < 2 nm

mesoporös: Porengröße zwischen 2 und 50 nm

makroporös: Poren > 50 nm

Typische Werte

Typische, geometrisch bestimmbare Gesamtporositäten einer Schüttung aus massiven Partikeln

• Für eine geordnete,kubisch dichteste Kugelpackung lässt sich die Porosität leicht rechnerisch bestimmen zu Φ = 0,476
• Für eine geordnete,hexagonal dichteste Kugelpackung errechnet sich Φ = 0,26

Für beliebige Kugelschüttungen aus einem nicht innen-porösen Material gilt eine grobe Abschätzung:

Typische, real gemessene Gesamtporositäten:

• Sandstein: 5 bis 40 %, typisch 30 % (abhängig von Korngrößenverteilung, Art des Bindemittels und Konsolidierung)
• Kalkstein oder Dolomit: 5 bis 25 % (abhängig von Lösungsprozessen durch Grundwasser und Verwitterung)
• Tonstein: 20 bis 45 % (aufgrund des kleinen Durchmessers der Poren jedoch kein Speichergestein)
• Schieferton: <10%
• Böden, lockere Sande und Kies: bis über 40 %

Sedimente und Sedimentgesteine weisen eine Porosität von etwa 10-40 % auf, Metamorphite und Magmatite hingegen nur rund 1-2 % Einstufung von Porositäten im Hinblick auf Lagerstättenbewertung:

Vernachlässigbar	Φ < 4 %
Niedrig	4 < Φ < 10 %
Gut	10 < Φ < 20 %
Ausgezeichnet	Φ > 20 %