Kuidas mõõta bensiini tihedust

Bensiini tiheduse mõõtmine annab teile parema ülevaate bensiini kasutamisest erinevatel eesmärkidel eri tüüpi mootorites.

Vedeliku tihedus on selle massi ja mahu suhe. Selle arvutamiseks jagage mass mahu järgi. Näiteks kui teil on 1 gramm bensiini, mille mõõt on 1,33 cm³ mahus oleks tihedus järgmine:

Ameerika Ühendriikide diislikütuse tihedus sõltub selle klassist 1D, 2D või 4D. 1D kütus on külmade ilmade jaoks parem, kuna sellel on madalam voolutakistus. 2D kütused sobivad paremini soojema välistemperatuuri jaoks. 4D on parem madala kiirusega mootorite jaoks. Nende tihedus on vastavalt 875 kg / m³, 849 kg / m³ ja 959 kg / m³. Euroopa diislikütuse tihedus kg / m^{3 .}jääb vahemikku 820–845.

Bensiini tihedust saab määratleda ka bensiini erikaaluga. Erikaal on objekti tihedus võrreldes vee maksimaalse tihedusega. Vee maksimaalne tihedus on umbes 4 ° C juures 1 g / ml. See tähendab, et kui teate tihedust g / ml, peaks see väärtus olema bensiini erikaal.

Kolmas viis gaasi tiheduse arvutamiseks kasutab ideaalset gaasiseadust:

millesPon surve,Von maht, n on moolide arv,Ron ideaalne gaasikonstant jaTon gaasi temperatuur. Selle võrrandi ümberkorraldamine annab teilenV = P / RT, milles vasakpoolne suhe onnjaV​.

Selle võrrandi abil saate arvutada gaasikoguses saadaolevate gaasimoolide arvu ja mahu suhte. Seejärel saab moolide arvu teisendada massiks, kasutades gaasiosakeste aatomi- või molekulkaalu. Kuna see meetod on mõeldud gaaside jaoks, erineb vedelas vormis bensiin selle võrrandi tulemustest palju.

Kaaluge gradueeritud silinder meetrilise skaala abil. Pange see kogus grammides kirja. Täitke balloon 100 ml bensiiniga ja kaaluge seda skaalaga grammides. Lahutage ballooni mass silindri massist, kui see sisaldab bensiini. See on bensiini mass. Tiheduse saamiseks jagage see arv 100 ml mahuga.

Teades tiheduse, erikaalu ja ideaalse gaasiseaduse võrrandeid, saate määrata, kuidas tihedus varieerub teiste muutujate, näiteks temperatuuri, rõhu ja mahu, funktsioonina. Nende koguste mõõteseeria tegemine võimaldab teil leida, kuidas tihedus nende tagajärjel muutub või kuidas tihedus varieerub ühe või kahe nimetatud kolme koguse tagajärjel, samal ajal kui teine ​​kogus või kogused on käes pidev. See on sageli mugav praktiliste rakenduste jaoks, kus te ei tea kogu teavet iga gaasikoguse kohta.

Pidage meeles, et sellised võrrandid nagu ideaalne gaasiseadus võivad teoreetiliselt toimida, kuid praktikas ei arvesta need tegelikkuses gaaside õigsust. Ideaalses gaasiseaduses ei võeta arvesse gaasiosakeste molekulaarsuurust ja molekulidevahelisi atraktsioone.

Kuna ideaalne gaasiseadus ei arvesta gaasiosakeste suurusega, on see madalama gaasitiheduse korral vähem täpne. Väiksematel tihedustel on suurem ruumala ja rõhk nii, et gaasiosakeste vahekaugus muutub palju suuremaks kui osakeste suurus. See muudab osakeste suuruse vähem teoreetilistest arvutustest kõrvalekaldeks.

Gaasiosakeste vahelised molekulidevahelised jõud kirjeldavad jõudude vahelisi laengu- ja struktuurierinevusi. Nende jõudude hulka kuuluvad dispersioonijõud, aatomite dipoolide vahelised jõud või gaasiosakeste vahelised aatomilaengud. Need on põhjustatud aatomite elektronlaengutest sõltuvalt sellest, kuidas osakesed suhtlevad oma keskkonnaga laenguta osakeste, näiteks väärisgaaside, keskkonnas.

Dipool-dipooljõud on seevastu aatomite ja molekulide püsilaengud, mida kasutatakse polaarsete molekulide, näiteks formaldehüüdi hulgas. Lõpuks kirjeldavad vesiniksidemed väga spetsiifilist dipool-dipooljõudude juhtumit, kus molekulidel on vesinik seotud hapniku, lämmastikuga, või fluor, mis aatomite vahelise polaarsuse erinevuse tõttu on neist jõududest kõige tugevam ja tekitavad vesi.

Tiheduse eksperimentaalse mõõtmise meetodina kasutage hüdromeetrit. Hüdromeeter on seade, mis kasutab erikaalu mõõtmiseks Archimedese põhimõtet. See põhimõte ütleb, et vedelikus hõljuv ese tõrjub veekoguse, mis on võrdne eseme kaaluga. Hüdromeetri küljel mõõdetud skaala annab vedeliku erikaalu.

Täitke selge anum bensiiniga ja asetage hüdromeeter ettevaatlikult bensiini pinnale. Kõigi õhumullide eemaldamiseks pöörake hüdromeetrit ja laske hüdromeetri positsioonil bensiini pinnal stabiliseeruda. Õhumullide eemaldamine on hädavajalik, kuna need suurendavad hüdromeetri ujuvust.

Vaadake hüdromeetrit nii, et bensiini pind oleks silmade kõrgusel. Märgistusega seotud väärtus registreeritakse bensiini pinna tasemel. Peate registreerima bensiini temperatuuri, kuna vedeliku erikaal sõltub temperatuurist. Analüüsige erikaalnäitu.

Bensiini erikaal on vahemikus 0,71 kuni 0,77, sõltuvalt selle täpsest koostisest. Aromaatsed ühendid on vähem tihedad kui alifaatsed ühendid, mistõttu bensiini erikaal võib näidata nende ühendite suhtelist osakaalu bensiinis.

Mis vahe on diislikütusel ja bensiinil? Bensiinid on tavaliselt valmistatud süsivesinikest, mis on süsinikahelad, mis on aheldatud koos vesinikioonidega, mille pikkus on neli kuni 12 süsinikuaatomit molekuli kohta.

Bensiinimootorites kasutatav kütus sisaldab ka alkaane (küllastunud süsivesinikke, see tähendab, et neis on maksimaalselt vesinikku) aatomid), tsükloalkaanid (süsivesiniku molekulid, mis paiknevad ümmargustes ringikujulistes moodustistes) ja alkeenid (küllastumata süsivesinikud, millel on võlakirjad).

Diislikütus kasutab süsivesinike ahelaid, millel on suurem süsinikuaatomite arv, keskmiselt 12 süsinikuaatomit molekuli kohta. Need suuremad molekulid suurendavad aurustumistemperatuuri ja seda, kuidas see nõuab enne süttimist kompressioonist rohkem energiat.

Naftast valmistatud diislikütusel on ka tsükloalkaanid, samuti alküülrühmi sisaldavate benseenitsüklite variatsioonid. Benseenitsüklid on kuusnurga sarnased struktuurid, milles on igaüks kuus süsinikuaatomit, ja alküülrühmad on pikendatud süsinik-vesinikahelad, mis hargnevad molekulidest, näiteks benseeni tuumadest.

Diislikütus kasutab kütuse süttimist silindrikujulise kambri liigutamiseks, mis teostab survet, mis tekitab autodes energiat. Silinder surub kokku ja paisub läbi neljataktilise mootori protsessi etappide. Mõlemad diiselmootorid ja bensiinimootorid töötavad neljataktilise mootori abil, mis hõlmab sisselaske-, suru-, põlemis- ja heitgaasimootoreid.

1. Sisselaskmise etapil liigub kolb survekambri ülaosast alla nii, et see liiguks tõmbab silindrisse õhu ja kütuse segu, kasutades selleks tekitatud rõhu erinevust protsess. Ventiil jääb selle etapi ajal lahti, nii et segu voolab vabalt läbi.
2. Järgmiseks surub kokkusurumisetapil kolb segu iseenesest, suurendades rõhku ja tekitades potentsiaalset energiat. Ventiilid on suletud nii, et segu jääb kambrisse. See põhjustab silindri sisu kuumutamist. Diiselmootorid kasutavad silindrisisalduse tihendamist rohkem kui bensiinimootorid.
3. Põlemissamm hõlmab väntvõlli pöörlemist mootori mehaanilise energia kaudu. Nii kõrge temperatuuri korral on see keemiline reaktsioon spontaanne ega vaja välist energiat. Süüteküünal või kokkusurumisastme kuumus süttivad segu.
4. Lõpuks hõlmab väljalaskesamm kolvi lahtise väljalaskeklapi abil ülespoole liikumist, nii et protsess võib korduda. Väljalaskeklapp laseb mootoril eemaldada kasutatud kütuse.

Bensiini- ja diiselmootorid kasutavad sisepõlemist keemilise energia saamiseks, mis muundatakse mehaaniliseks energiaks. Bensiinimootorite keemiline põlemisenergia või diiselmootorite õhu kokkusurumine muudetakse mehaaniliseks energiaks, mis liigutab mootori kolvi. See kolvi liikumine läbi erinevate käikude tekitab jõude, mis töötavad mootoril endal.

Bensiinimootorid või bensiinimootorid kasutavad sädesüüteprotsessi õhu ja kütuse segu ja luua keemilist potentsiaalset energiat, mis muundatakse mootori sammude käigus mehaaniliseks energiaks protsess.

Insenerid ja teadlased otsivad nende sammude ja reaktsioonide läbiviimiseks kütusesäästlikke meetodeid säästa nii palju energiat kui võimalik, säilitades samal ajal tõhususe bensiini jaoks mootorid. Diiselmootorid või diiselmootorid (CI mootorid) seevastu kasutavad sisepõlemist, milles: põlemiskambris asub kütuse kokkusurumisel kõrge temperatuuri põhjustatud kütuse süttimine.

Sellise temperatuuri tõusuga kaasneb mahu vähenemine ja rõhu tõus vastavalt seadustele, mis näitavad gaasikoguste muutumist, näiteks ideaalne gaasiseadus:PV = nRT. Selle seaduse jaoksPon surve,Von maht,non gaasi moolide arv,Ron ideaalne gaasiseaduse konstant jaTon temperatuur.

Ehkki need võrrandid võivad teoreetiliselt paika pidada, peavad praktikas insenerid arvestama reaalse maailma piirangutega näiteks materjal, mida kasutatakse sisepõlemismootori ehitamiseks, ja kuidas kütus on palju vedelam kui seda oleks puhas gaas olema.

Need arvutused peaksid arvestama, kuidas bensiinimootorites surub mootor kolbide abil kütuse-õhu segu kokku ja küünlad süütavad segu. Diiselmootorid suruvad seevastu enne kütuse sissepritsimist ja süütamist kõigepealt õhku kokku.

Bensiiniautod on populaarsemad Ameerika Ühendriikides, diiselmootoriga autod moodustavad peaaegu poole kogu Euroopa riikide autode müügist. Nende vahelised erinevused näitavad, kuidas bensiini keemilised omadused annavad sellele sõiduki ja inseneri jaoks vajalikud omadused.

Diiselautod on kiirteel läbisõiduga tõhusamad, kuna diislikütusel on rohkem energiat kui bensiinil. Diislikütusel töötavate mootorite mootoritel on ka suurem pöördemoment ehk pöörlemisjõud, mis tähendab, et need mootorid saavad tõhusamalt kiirendada. Muudest piirkondadest, näiteks linnadest läbi sõites on diislikütuse eelis vähem märkimisväärne.

Diislikütust on tavaliselt raskem süttida ka selle madalama lenduvuse, aine aurustumisvõime tõttu. Aurustumisel on seda aga kergem süüdata, kuna sellel on madalam süttimistemperatuur. Bensiin seevastu nõuab süüteküünalt.

Bensiini ja diislikütuse vahel pole USA-s vaevalt mingit erinevust. Kuna diislikütustel on parem läbisõit, on nende kulud sõidetud miilide suhtes paremad. Insenerid mõõdavad ka mootorite võimsust hobujõu abil, mis on võimsuse mõõt. Kuigi diiselmootorid võivad kiirendada ja pöörelda kergemini kui bensiinimootorid, on nende võimsus väiksem.

Kõrge kütusesäästlikkuse kõrval on diiselmootoritel tavaliselt madalamad kütusekulud, paremad määrimisomadused, suurem energiatihedus neljataktilise mootori protsessis on vähem süttivus ja võime kasutada biodiislikütust ja muud keskkonnasäästlikku kütust sõbralik.