Как да се измери плътността на бензина

Измерването на плътността на бензина може да ви даде по-добро разбиране за употребата на бензин за различни цели в различни типове двигатели.

Плътността на течността е съотношението на масата към обема. Разделете масата на нейния обем, за да я изчислите. Например, ако сте имали 1 грам бензин, който е с размери 1,33 см³ в обем, плътността ще бъде:

Плътността на дизеловото гориво в САЩ зависи от неговия клас 1D, 2D или 4D. 1D горивото е по-добро за студено време, тъй като има по-ниско съпротивление на потока. 2D горивата са по-добри за по-топли външни температури. 4D е по-добър за двигатели с ниска скорост. Плътностите им, съответно, са 875 kg / m³, 849 кг / м³ и 959 kg / m³. Европейската плътност на дизела в kg / m^{3 .}варира от 820 до 845.

Плътността на бензина може да се определи и като се използва специфичното тегло на бензина. Специфичното тегло е плътността на обекта в сравнение с максималната плътност на водата. Максималната плътност на водата е 1 g / ml при около 4 ° C. Това означава, че ако знаете плътността в g / ml, тази стойност трябва да бъде специфичното тегло на бензина.

Третият начин за изчисляване на плътността на даден газ използва закона за идеалния газ:

в койтоPе натиск,Vе обем, n е броят на бенките,Rе идеалната газова константа иTе температурата на газа. Пренареждането на това уравнение ви даваnV = P / RT, при което лявата страна е съотношение междуниV​.

Използвайки това уравнение, можете да изчислите съотношението между броя молове газ, които са налични в дадено количество газ, и обема. След това броят на моловете може да бъде превърнат в маса, използвайки атомното или молекулното тегло на газовите частици. Тъй като този метод е предназначен за газове, бензинът в течна форма ще се отклонява значително от резултатите от това уравнение.

Претеглете градуиран цилиндър с помощта на метрична скала. Запишете това количество в грамове. Напълнете бутилката със 100 ml бензин и я претеглете в грамове със скалата. Извадете масата на цилиндъра от масата на цилиндъра, когато той съдържа бензин. Това е масата на бензина. Разделете тази цифра на обема, 100 ml, за да получите плътността.

Познавайки уравненията за плътността, специфичното тегло и закона за идеалния газ, можете да определите как плътността варира като функция на други променливи като температура, налягане и обем. Извършването на поредица от измервания на тези величини ви позволява да откриете начина, по който плътността варира в резултат на тях или как плътността варира в резултат на едно или две от тези три количества, докато другото количество или количества се задържат постоянна. Това често е удобно за практически приложения, при които не знаете цялата информация за всяко отделно количество газ.

Имайте предвид, че уравнения като закона за идеалния газ могат да работят на теория, но на практика те не отчитат правилното значение на газовете на практика. Законът за идеалния газ не отчита молекулния размер и междумолекулните атракции на газовите частици.

Тъй като законът за идеалния газ не отчита размерите на газовите частици, той е по-малко точен при по-ниска плътност на газа. При по-ниска плътност има по-голям обем и налягане, така че разстоянията между газовите частици да станат много по-големи от размера на частиците. Това прави размера на частиците по-малко отклонение от теоретичните изчисления.

Междумолекулните сили между газовите частици описват силите, причинени от разликите в заряда и структурата между силите. Тези сили включват дисперсионни сили, сили между диполите или зарядите на атомите сред газовите частици. Те се причиняват от електронните заряди на атомите в зависимост от това как частиците взаимодействат с околната среда сред незаредени частици като благородни газове.

Дипол-диполните сили, от друга страна, са постоянните заряди върху атомите и молекулите, които се използват сред полярните молекули като формалдехид. И накрая, водородните връзки описват много специфичен случай на дипол-диполни сили, при които молекулите имат водород, свързан с кислород, азот, или флуор, които поради разликата в полярността между атомите са най-силните от тези сили и пораждат качества на вода.

Използвайте влагомер като метод за експериментално измерване на плътността. Ареометър е устройство, което използва принципа на Архимед за измерване на специфично тегло. Този принцип твърди, че обект, плаващ в течност, ще измести количество вода, което е равно на теглото на обекта. Измерена скала отстрани на ареометъра ще осигури специфичното тегло на течността.

Напълнете прозрачен съд с бензин и внимателно поставете ареометъра върху повърхността на бензина. Завъртете хидрометъра, за да изместите всички въздушни мехурчета и оставете положението на хидрометъра на повърхността на бензина да се стабилизира. От съществено значение е въздушните мехурчета да бъдат премахнати, защото те ще увеличат плаваемостта на ареометъра.

Вижте влагомера, така че повърхността на бензина да е на нивото на очите. Запишете стойността, свързана с маркировката, на нивото на повърхността на бензина. Ще трябва да запишете температурата на бензина, тъй като специфичното тегло на течността варира в зависимост от температурата. Анализирайте показанията на специфичното тегло.

Бензинът има специфично тегло между 0,71 и 0,77, в зависимост от точния му състав. Ароматните съединения са по-малко плътни от алифатните съединения, така че специфичното тегло на бензина може да показва относителния дял на тези съединения в бензина.

Каква е разликата между дизела и бензина? Бензините обикновено са направени от въглеводороди, които представляват нишки от въглеродни атоми, оковани заедно с водородни йони, които са с дължина от четири до 12 въглеродни атома на молекула.

Горивото, използвано в бензиновите двигатели, също съдържа количества алкани (наситени въглеводороди, което означава, че имат максимално количество водород атоми), циклоалкани (въглеводородни молекули, разположени в кръгообразни пръстеновидни образувания) и алкени (ненаситени въглеводороди, които имат двойни облигации).

Дизеловото гориво използва въглеводородни вериги, които имат по-голям брой въглеродни атоми, като средното е 12 въглеродни атома на молекула. Тези по-големи молекули повишават температурата на изпаряване и как изисква повече енергия от компресията преди запалване.

Дизелът, направен от нефт, също има циклоалкани, както и варианти на бензолни пръстени, които имат алкилни групи. Бензеновите пръстени са подобни на хексагон структури с по шест въглеродни атома, а алкиловите групи са удължени въглерод-водородни вериги, които се разклоняват от молекули като бензолни пръстени.

Дизеловото гориво използва запалване на горивото, за да премести цилиндрична камера, която извършва компресията, която генерира енергия в автомобилите. Цилиндърът се компресира и разширява през стъпките на процеса на четиритактовия двигател. И дизеловите, и бензиновите двигатели функционират, използвайки четиритактов двигателен процес, който включва всмукване, компресия, изгаряне и изпускане.

1. По време на стъпката на всмукване, буталото се движи от горната част на компресионната камера до дъното така, че да го изтегля смес от въздух и гориво в цилиндъра, използвайки разликата в налягането, генерирана чрез това процес. По време на тази стъпка клапанът остава отворен, така че сместа да тече свободно.
2. След това, по време на стъпката на компресия, буталото притиска сместа в себе си, увеличавайки налягането и генерирайки потенциална енергия. Клапите са затворени така, че сместа да остане вътре в камерата. Това води до нагряване на съдържанието на бутилката. Дизеловите двигатели използват повече компресия на съдържанието на цилиндрите, отколкото бензиновите двигатели.
3. Стъпката на горене включва въртене на коляновия вал чрез механичната енергия от двигателя. При такава висока температура тази химична реакция е спонтанна и не изисква външна енергия. Запалителна смес или запалителна свещ, или топлината на стъпката на компресия.
4. И накрая, изпускателната стъпка включва буталото, движещо се обратно нагоре с отворен изпускателен клапан, така че процесът може да се повтори. Изпускателният клапан позволява на двигателя да отстрани запаленото гориво, което е използвал.

Бензиновите и дизеловите двигатели използват вътрешно горене, за да генерират химическа енергия, която се превръща в механична. Химичната енергия на изгарянето на бензиновите двигатели или компресията на въздуха в дизеловите двигатели се превръща в механична енергия, която движи буталото на двигателя. Това движение на буталото чрез различни ходове създава сили, които задвижват самия двигател.

Бензиновите двигатели или бензиновите двигатели използват процес на запалване с искри, за да запалят смес от въздух и гориво и създават химическа потенциална енергия, която се превръща в механична енергия по време на стъпките на двигателя процес.

Инженерите и изследователите търсят икономични методи за извършване на тези стъпки и реакции към спестяват колкото се може повече енергия, като същевременно остават ефективни за целите на бензина двигатели. Дизеловите двигатели или запалването чрез сгъстяване („двигатели с CI“), за разлика от тях, използват вътрешно горене, при което в горивната камера се помещава запалването на горивото, причинено от високи температури при компресиране на горивото.

Тези повишения на температурата са придружени от намален обем и повишено налягане в съответствие със закони, които показват как се променят количествата газ, като например закона за идеалния газ:PV = nRT. За този закон,Pе натиск,Vе обем,не броят на моловете на газа,Rе константата на закона за идеалния газ иTе температурата.

Въпреки че тези уравнения може да са верни на теория, на практика инженерите трябва да вземат предвид реалните ограничения като материала, използван за изграждането на двигателя с вътрешно горене и как горивото е много по-течно, отколкото би бил чист газ бъда.

Тези изчисления трябва да отчитат как при бензиновите двигатели двигателят компресира горивно-въздушната смес с помощта на бутала и свещите запалват сместа. За разлика от тях дизеловите двигатели първо компресират въздуха, преди да инжектират и запалят горивото.

Автомобилите с бензин са по-популярни в САЩ, докато дизеловите автомобили представляват почти половината от всички продажби на автомобили в европейските страни. Разликите между тях показват как химичните свойства на бензина му придават качествата, необходими за автомобилни и инженерни цели.

Дизеловите автомобили са по-ефективни с пробег по магистралата, тъй като дизеловото гориво има повече енергия от бензиновото гориво. Автомобилните двигатели на дизелови горива също имат по-голям въртящ момент или въртяща сила в своите двигатели, което означава, че тези двигатели могат да се ускоряват по-ефективно. Когато шофирате през други области като градове, дизеловото предимство е по-малко значимо.

Дизеловото гориво също обикновено е по-трудно да се възпламени поради по-ниската си летливост, способността на веществото да се изпарява. Когато се изпари обаче, е по-лесно да се запали, тъй като има по-ниска температура на самозапалване. Бензинът, от друга страна, изисква запалителна свещ.

Едва ли има разлика в разходите между бензина и дизеловите горива в САЩ. Тъй като дизеловите горива имат по-добър пробег, цената им по отношение на изминатите километри е по-добра. Инженерите също измерват мощността на автомобилните двигатели, използвайки конски сили, мярка за мощност. Докато дизеловите двигатели могат да се ускоряват и въртят по-лесно от бензиновите, те имат по-ниска мощност от конски сили.

Заедно с висока горивна ефективност, дизеловите двигатели обикновено имат по-ниски разходи за гориво, по-добри смазочни свойства, по-голяма плътност на енергията по време на процеса на четиритактов двигател, по-малко запалимост и способността да се използва недизелно гориво от биодизел, което е по-екологично приятелски.