Jak měřit hustotu benzínu

Měření hustoty benzinu vám může lépe porozumět využití benzinu pro různé účely v různých typech motorů.

Hustota kapaliny je poměr její hmotnosti k objemu. Vydělte hmotu jejím objemem a vypočítejte ji. Například pokud jste měli 1 gram benzínu, který měří 1,33 cm³ v objemu by hustota byla:

Hustota motorové nafty ve Spojených státech závisí na třídě 1D, 2D nebo 4D. 1D palivo je lepší do chladného počasí, protože má nižší odpor proti proudění. 2D paliva jsou lepší pro teplejší venkovní teploty. 4D je lepší pro nízkorychlostní motory. Jejich hustoty jsou 875 kg / m³, 849 kg / m³ a 959 kg / m³. Evropská hustota nafty v kg / m^{3 .}se pohybuje od 820 do 845.

Hustotu benzínu lze také definovat pomocí měrné hmotnosti benzinu. Specifická hmotnost je hustota objektu ve srovnání s maximální hustotou vody. Maximální hustota vody je 1 g / ml při přibližně 4 ° C. To znamená, že pokud znáte hustotu vg / ml, měla by tato hodnota být měrná hmotnost benzinu.

Třetí způsob výpočtu hustoty plynu využívá zákon ideálního plynu:

ve kterémPje tlak,PROTIje objem, n je počet molů,Rje ideální plynová konstanta aTje teplota plynu. Přeskupení této rovnice vám dávánV = P / RT, ve kterém je levá strana poměr mezinaPROTI​.

Pomocí této rovnice můžete vypočítat poměr mezi počtem molů plynu, které jsou k dispozici v množství plynu, a objemem. Počet molů lze poté převést na hmotnost pomocí atomové nebo molekulové hmotnosti plynných částic. Protože je tato metoda určena pro plyny, bude se benzín v kapalné formě značně lišit od výsledků této rovnice.

Zvažte odměrný válec pomocí metrické stupnice. Zaznamenejte toto množství v gramech. Naplňte válec 100 ml benzínu a pomocí váhy jej odvážte v gramech. Odečtěte hmotnost válce od hmotnosti válce, pokud obsahuje benzín. To je hmotnost benzínu. Toto číslo vydělte objemem 100 ml, abyste získali hustotu.

Znáte-li rovnice pro hustotu, měrnou hmotnost a zákon ideálního plynu, můžete určit, jak se hustota mění v závislosti na jiných proměnných, jako je teplota, tlak a objem. Provedení série měření těchto veličin vám umožní zjistit, jak se hustota liší v důsledku toho nebo jak hustota se mění v důsledku jedné nebo dvou z těchto tří veličin, zatímco druhá veličina nebo veličiny jsou drženy konstantní. To je často užitečné pro praktické aplikace, ve kterých neznáte všechny informace o každém jednotlivém množství plynu.

Mějte na paměti, že rovnice, jako je zákon o ideálním plynu, mohou teoreticky fungovat, ale v praxi neberou v úvahu správnost plynů v praxi. Zákon o ideálním plynu nebere v úvahu velikost molekul a mezimolekulární přitažlivost plynných částic.

Protože zákon o ideálním plynu nezohledňuje velikost plynných částic, je při nižších hustotách plynu méně přesný. Při nižších hustotách existuje větší objem a tlak, takže vzdálenosti mezi částicemi plynu jsou mnohem větší než velikost částic. Tím je velikost částic menší odchylkou od teoretických výpočtů.

Mezimolekulární síly mezi částicemi plynu popisují síly způsobené rozdíly v náboji a struktuře mezi silami. Mezi tyto síly patří disperzní síly, síly mezi dipóly nebo náboje atomů mezi částicemi plynu. Ty jsou způsobeny elektronovými náboji atomů v závislosti na tom, jak částice interagují se svým prostředím mezi nenabitými částicemi, jako jsou vzácné plyny.

Dipole-dipólové síly jsou na druhé straně permanentními náboji na atomech a molekulách, které se používají mezi polárními molekulami, jako je formaldehyd. Nakonec vodíkové vazby popisují velmi specifický případ dipól-dipólových sil, ve kterých mají molekuly vodík navázaný na kyslík, dusík, nebo fluor, který je kvůli rozdílu v polaritě mezi atomy nejsilnější z těchto sil a vede ke kvalitám voda.

Použijte hustoměr jako metodu experimentálního měření hustoty. Hustoměr je zařízení, které k měření měrné hmotnosti využívá princip Archimeda. Tento princip platí, že předmět plovoucí v kapalině vytlačí takové množství vody, které se rovná hmotnosti předmětu. Měřená stupnice na straně hustoměru poskytne měrnou hmotnost kapaliny.

Naplňte čirou nádobu benzínem a opatrně umístěte hustoměr na povrch benzínu. Otáčením hustoměru uvolněte všechny vzduchové bubliny a nechte hustoměr stabilizovat jeho polohu na povrchu benzínu. Je nezbytné, aby byly vzduchové bubliny odstraněny, protože zvyšují vztlak hustoměru.

Podívejte se na hustoměr tak, aby byl povrch benzínu v úrovni očí. Zaznamenejte hodnotu spojenou se značením na úrovni povrchu benzínu. Budete muset zaznamenat teplotu benzínu, protože měrná hmotnost kapaliny se mění s teplotou. Analyzujte odečet specifické hmotnosti.

Benzín má měrnou hmotnost mezi 0,71 a 0,77, v závislosti na jeho přesném složení. Aromatické sloučeniny jsou méně husté než alifatické sloučeniny, takže měrná hmotnost benzínu může indikovat relativní podíl těchto sloučenin v benzínu.

Jaký je rozdíl mezi naftou a benzínem? Benziny jsou obvykle vyrobeny z uhlovodíků, což jsou řetězce uhlíků zřetězené spolu s vodíkovými ionty, jejichž délka se pohybuje od čtyř do 12 atomů uhlíku na molekulu.

Palivo používané v benzínových motorech také obsahuje množství alkanů (nasycených uhlovodíků, což znamená, že mají maximální množství vodíku atomy uhlíku), cykloalkany (molekuly uhlovodíků uspořádané do kruhových kruhových útvarů) a alkeny (nenasycené uhlovodíky, které mají vazby).

Nafta používá uhlovodíkové řetězce, které mají větší počet atomů uhlíku, přičemž průměr je 12 atomů uhlíku na molekulu. Tyto větší molekuly zvyšují teplotu odpařování a způsob, jakým vyžaduje více energie z komprese před zapálením.

Nafta vyrobená z ropy také obsahuje cykloalkany a variace benzenových kruhů s alkylovými skupinami. Benzenové kruhy jsou šestiúhelníkové struktury po šesti atomech uhlíku a alkylové skupiny jsou rozšířené řetězce uhlík-vodík, které se větví z molekul, jako jsou benzenové kruhy.

Nafta využívá vznícení paliva k pohybu komory válcového tvaru, která provádí kompresi generující energii v automobilech. Válec komprimuje a expanduje v průběhu procesu čtyřtaktního motoru. Naftové i benzínové motory fungují pomocí čtyřtaktního motoru, který zahrnuje sání, kompresi, spalování a výfuk.

1. Během sacího kroku se píst pohybuje z horní části kompresní komory do spodní části tak, že se pohybuje táhne směs vzduchu a paliva do válce pomocí tlakového rozdílu generovaného tímto proces. Během tohoto kroku zůstává ventil otevřený, takže směs volně protéká.
2. Dále během kroku komprese píst stlačuje směs sám o sobě, zvyšuje tlak a generuje potenciální energii. Ventily jsou uzavřeny tak, aby směs zůstala uvnitř komory. To způsobí, že se obsah válce zahřeje. Dieselové motory využívají větší kompresi obsahu válců než benzinové.
3. Krok spalování zahrnuje otáčení klikového hřídele mechanickou energií z motoru. Při takové vysoké teplotě je tato chemická reakce spontánní a nevyžaduje vnější energii. Směs zapálí zapalovací svíčka nebo teplo kompresního stupně.
4. Nakonec výfukový krok zahrnuje pohyb pístu zpět nahoru s otevřeným výfukovým ventilem, takže se proces může opakovat. Výfukový ventil umožňuje motoru odstranit zapálené palivo, které použil.

Benzínové a naftové motory využívají spalování k výrobě chemické energie, která se přeměňuje na mechanickou energii. Chemická energie spalování u zážehových motorů nebo komprese vzduchu u vznětových motorů se přeměňuje na mechanickou energii, která pohybuje pístem motoru. Tento pohyb pístu různými zdvihy vytváří síly, které pohánějí samotný motor.

Benzínové motory nebo zážehové motory využívají k zapálení směsi vzduchu a paliva a vytvářet chemickou potenciální energii, která se během kroků motoru mění na mechanickou energii proces.

Inženýři a vědci hledají palivově efektivní metody provádění těchto kroků a reakcí šetřit co nejvíce energie při zachování účinnosti pro účely benzínu motory. Dieselové motory nebo vznětové motory (dále jen „motory CI“) naopak využívají spalování, ve kterém spalovací komora obsahuje zapalování paliva způsobené vysokými teplotami při stlačení paliva.

Tato zvýšení teploty jsou doprovázena sníženým objemem a zvýšeným tlakem v souladu se zákony, které ukazují, jak se mění množství plynu, jako je zákon ideálního plynu:PV = nRT. Pro tento zákonPje tlak,PROTIje objem,nje počet molů plynu,Rje zákonitá konstanta ideálního plynu aTje teplota.

Ačkoli tyto rovnice mohou teoreticky platit, v praxi musí inženýři vzít v úvahu omezení reálného světa jako je materiál použitý k výrobě spalovacího motoru a to, jak je palivo mnohem tekutější než čistý plyn být.

Tyto výpočty by měly zohlednit to, jak u benzínových motorů motor stlačuje směs paliva a vzduchu pomocí pístů a zapalovací svíčky směs zapalují. Dieselové motory naproti tomu před vstřikováním a zapálením paliva nejprve stlačují vzduch.

Benzínová auta jsou ve Spojených státech populárnější, zatímco dieselová auta tvoří téměř polovinu veškerého prodeje automobilů v evropských zemích. Rozdíly mezi nimi ukazují, jak mu chemické vlastnosti benzínu dodávají vlastnosti nezbytné pro vozidla a technické účely.

Automobily s naftovým motorem jsou efektivnější s najetými kilometry na dálnici, protože nafta má více energie než benzínové palivo. Automobilové motory na naftu mají ve svých motorech také větší točivý moment nebo rotační sílu, což znamená, že tyto motory mohou efektivněji akcelerovat. Při jízdě v jiných oblastech, jako jsou města, je výhoda nafty méně významná.

Nafta se také obvykle obtížněji zapaluje kvůli své nižší těkavosti, schopnosti látky odpařovat se. Když se však odpaří, je snazší hořet, protože má nižší teplotu samovznícení. Benzín naopak vyžaduje zapálení zapalovací svíčky.

Ve Spojených státech není téměř žádný rozdíl v nákladech mezi benzinem a naftou. Protože nafta má lepší počet kilometrů, jsou jejich náklady s ohledem na počet najetých kilometrů lepší. Inženýři také měří výstupní výkon automobilových motorů pomocí výkonu, což je měřítko výkonu. I když naftové motory mohou zrychlovat a otáčet se snadněji než ty benzínové, mají nižší výkon.

Spolu s vysokou palivovou účinností mají vznětové motory obvykle nižší náklady na palivo, lepší mazací vlastnosti a vyšší hustotu energie během procesu čtyřtaktního motoru, menší hořlavost a schopnost používat bionaftu, jiné než ropné palivo, které je šetrnější k životnímu prostředí přátelský.