Koppelingsverschijnselen bij transportprocessen in de bodem

In het kader van de "niet-evenwichts-thermodynamica" wordt een algemene vergelijking afgeleid voor de energiedissipatie in een klein, maar representatief onderdeel van een poreus medium, bijv. de bodem of een membraan. In deze vergelijking komen vier producten van een flux en een kracht voor, te weten de warmteflux maal de temperatuurgradient, de volumeflux maal de drukgradient, de diffusieflux maal de gradient van de osmotische druk en de electrische stroom maal de electrische potentiaalgradient. Iedere flux wordt vervolgens geschreven als een homogene lineaire functie van elke thermodynamische kracht. In dit schema van vergelijkingen komen alle mogelijke koppelingsverschijnselen voor:
zout- zeven en capillair osmose, "stromings-stroom" en electro-osmose, "diffusie- stroom" en electrophorese, thermofiltratie en thermo-osmose, "thermodiffusie" en thermo-electrische verschijnselen.

Op grond van een model worden voor een isotherm systeem de negen transportcoefficienten berekend. De uitkomsten zijn in overeenstemming met het principe van de wederzijdse betrekkingen volgens Onsager. Vervolgens worden enkele stromingsprocessen theoretisch geanalyseerd. Aangetoond wordt hoe verontachtzaming van het optreden van koppelingsverschijnselen kan leiden tot de conclusie dat het systeem zich niet-homogeen-lineair ("niet-Darcy") gedraagt.

Ten einde de mogelijkheid te openen om aan experimentele stromingsprocessen de juistheid van de theoretische beschouwingen na te kunnen gaan, wordt een niet-destructieve methode ter bepaling van het vochtgehalte in gepakte kolommen, gebaseerd op gamma-stralen-afzwakking, uitgewerkt en de technische realisering ervan wordt beschreven. Hierbij is gebruik gemaakt van zeer "zachte" gammastralen (60 keV).

Met de eerder beschreven meetmethode worden een aantal stromingsprocessen bestudeerd. Hierbij wordt nagegaan onder welke omstandigheden zoutzeven enlof capillair osmose optreden. Gebleken is dat bij grofkorrelige systemen deze koppelingsverschijnselen niet waarneembaar plaatsvinden. Bij systemen met een hoog klei-gehalte daarentegen is het mogelijk dat de koppelingsverschijnselen een dominante rol spelen. Dit laatste wordt aan de hand van meetresultaten aangetoond.