Comment mesurer la densité de l'essence

La mesure de la densité de l'essence peut vous permettre de mieux comprendre les utilisations de l'essence à diverses fins dans différents types de moteurs.

La densité d'un liquide est le rapport entre sa masse et son volume. Divisez la masse par son volume pour la calculer. Par exemple, si vous aviez 1 gramme d'essence qui mesure 1,33 cm³ en volume, la densité serait :

La densité du carburant diesel aux États-Unis dépend de sa classe 1D, 2D ou 4D. Le carburant 1D est meilleur par temps froid car il a une moindre résistance à l'écoulement. Les carburants 2D sont meilleurs pour les températures extérieures plus chaudes. La 4D est meilleure pour les moteurs à basse vitesse. Leurs densités, respectivement, sont de 875 kg/m³, 849 kg/m³ et 959 kg/m³. La densité européenne du diesel en kg/m^{3 .}varie de 820 à 845.

La densité de l'essence peut également être définie en utilisant la gravité spécifique de l'essence. La densité est la densité d'un objet par rapport à la densité maximale de l'eau. La densité maximale de l'eau est de 1 g/ml à environ 4°C. Cela signifie que si vous connaissez la densité en g/ml, cette valeur devrait être la densité de l'essence.

Une troisième façon de calculer la densité d'un gaz utilise la loi des gaz parfaits :

dans lequelPest la pression,Vest le volume, n est le nombre de moles,Rest la constante des gaz parfaits etTest la température du gaz. Réorganiser cette équation vous donnenV = P/RT, dans laquelle le membre de gauche est un rapport entremetV​.

En utilisant cette équation, vous pouvez calculer le rapport entre le nombre de moles de gaz disponibles dans une quantité de gaz et le volume. Le nombre de moles peut ensuite être converti en masse en utilisant le poids atomique ou moléculaire des particules de gaz. Parce que cette méthode est destinée aux gaz, l'essence sous forme liquide s'écartera beaucoup des résultats de cette équation.

Peser une éprouvette graduée à l'aide d'une échelle métrique. Notez cette quantité en grammes. Remplissez le cylindre avec 100 ml d'essence et pesez-le en grammes avec la balance. Soustraire la masse du cylindre de la masse du cylindre lorsqu'il contient de l'essence. C'est la masse de l'essence. Divisez ce chiffre par le volume, 100 ml, pour obtenir la densité.

Connaissant les équations pour la densité, la densité et la loi des gaz parfaits, vous pouvez déterminer comment la densité varie en fonction d'autres variables telles que la température, la pression et le volume. Faire une série de mesures de ces quantités vous permet de trouver la façon dont la densité varie en conséquence ou comment la densité varie en raison d'une ou deux de ces trois quantités tandis que l'autre ou les autres quantités sont maintenues constant. Ceci est souvent pratique pour les applications pratiques dans lesquelles vous ne connaissez pas toutes les informations sur chaque quantité de gaz.

Gardez à l'esprit que des équations telles que la loi des gaz parfaits peuvent fonctionner en théorie, mais, en pratique, elles ne tiennent pas compte de la propriété des gaz dans la pratique. La loi des gaz parfaits ne prend pas en compte la taille moléculaire et les attractions intermoléculaires des particules de gaz.

Parce que la loi des gaz parfaits ne tient pas compte de la taille des particules de gaz, elle est moins précise à des densités de gaz inférieures. À des densités plus faibles, le volume et la pression sont plus importants, de sorte que les distances entre les particules de gaz deviennent beaucoup plus grandes que la taille des particules. Cela rend la taille des particules moins un écart par rapport aux calculs théoriques.

Les forces intermoléculaires entre les particules de gaz décrivent les forces causées par les différences de charge et de structure entre les forces. Ces forces comprennent les forces de dispersion, les forces entre les dipôles ou les charges d'atomes parmi les particules de gaz. Celles-ci sont causées par les charges électroniques des atomes en fonction de la façon dont les particules interagissent avec leur environnement parmi les particules non chargées telles que les gaz nobles.

Les forces dipôle-dipôle, d'autre part, sont les charges permanentes sur les atomes et les molécules qui sont utilisées parmi les molécules polaires telles que le formaldéhyde. Enfin, les liaisons hydrogène décrivent un cas très particulier de forces dipôle-dipôle dans lesquelles les molécules ont de l'hydrogène lié à l'oxygène, l'azote, ou le fluor qui, en raison de la différence de polarité entre les atomes, sont les plus fortes de ces forces et donnent lieu à des qualités de l'eau.

Utilisez un hydromètre comme méthode de mesure expérimentale de la densité. Un hydromètre est un appareil qui utilise le principe d'Archimède pour mesurer la gravité spécifique. Ce principe veut qu'un objet flottant dans un liquide déplace une quantité d'eau égale au poids de l'objet. Une échelle mesurée sur le côté de l'hydromètre fournira la gravité spécifique du liquide.

Remplissez un récipient transparent avec de l'essence et placez soigneusement l'hydromètre sur la surface de l'essence. Faites tourner l'hydromètre pour déloger toutes les bulles d'air et permettre à la position de l'hydromètre à la surface de l'essence de se stabiliser. Il est essentiel que les bulles d'air soient éliminées car elles augmenteront la flottabilité de l'hydromètre.

Regardez l'hydromètre de sorte que la surface de l'essence soit au niveau des yeux. Noter la valeur associée au marquage au niveau de la surface de l'essence. Vous aurez besoin d'enregistrer la température de l'essence puisque la gravité spécifique d'un liquide varie avec la température. Analysez la lecture de la gravité spécifique.

L'essence a une densité comprise entre 0,71 et 0,77, selon sa composition précise. Les composés aromatiques sont moins denses que les composés aliphatiques, de sorte que la densité de l'essence peut indiquer la proportion relative de ces composés dans l'essence.

Quelle est la différence entre le diesel et l'essence? Les essences sont généralement constituées d'hydrocarbures, qui sont des chaînes de carbones enchaînés avec des ions hydrogène, dont la longueur varie de quatre à 12 atomes de carbone par molécule.

Le carburant utilisé dans les moteurs à essence contient également des quantités d'alcanes (hydrocarbures saturés, ce qui signifie qu'ils ont la quantité maximale d'hydrogène atomes), les cycloalcanes (molécules d'hydrocarbures disposées en formations circulaires en forme d'anneau) et les alcènes (hydrocarbures insaturés qui ont un double obligations).

Le carburant diesel utilise des chaînes d'hydrocarbures qui ont un plus grand nombre d'atomes de carbone, la moyenne étant de 12 atomes de carbone par molécule. Ces molécules plus grosses augmentent sa température d'évaporation et la façon dont elle nécessite plus d'énergie de compression avant de s'enflammer.

Le diesel fabriqué à partir de pétrole contient également des cycloalcanes ainsi que des variations de cycles benzéniques contenant des groupes alkyle. Les cycles benzène sont des structures de type hexagonal de six atomes de carbone chacune, et les groupes alkyle sont des chaînes carbone-hydrogène étendues qui se ramifient à partir de molécules telles que les cycles benzène.

Le carburant diesel utilise un allumage du carburant pour déplacer une chambre de forme cylindrique qui effectue la compression qui génère de l'énergie dans les automobiles. Le cylindre se comprime et se dilate à travers les étapes du processus du moteur à quatre temps. Les moteurs diesel et à essence fonctionnent tous deux à l'aide d'un processus de moteur à quatre temps qui implique l'admission, la compression, la combustion et l'échappement.

1. Pendant l'étape d'admission, le piston se déplace du haut de la chambre de compression vers le bas de sorte qu'il aspire un mélange d'air et de carburant dans le cylindre en utilisant la différence de pression générée par ce traiter. La vanne reste ouverte pendant cette étape de sorte que le mélange s'écoule librement.
2. Ensuite, lors de l'étape de compression, le piston presse le mélange en lui-même, augmentant la pression et générant de l'énergie potentielle. Les vannes sont fermées de telle sorte que le mélange reste à l'intérieur de la chambre. Cela provoque un échauffement du contenu du cylindre. Les moteurs diesel utilisent plus de compression du contenu des cylindres que les moteurs à essence.
3. L'étape de combustion consiste à faire tourner le vilebrequin grâce à l'énergie mécanique du moteur. Avec une température aussi élevée, cette réaction chimique est spontanée et ne nécessite pas d'énergie externe. Une bougie d'allumage ou la chaleur de l'étape de compression enflamment le mélange.
4. Enfin, l'étape d'échappement implique que le piston remonte vers le haut avec la soupape d'échappement ouverte de sorte que le processus puisse se répéter. La soupape d'échappement permet au moteur d'évacuer le carburant enflammé qu'il a utilisé.

Les moteurs à essence et diesel utilisent la combustion interne pour générer de l'énergie chimique qui est convertie en énergie mécanique. L'énergie chimique de combustion pour les moteurs à essence ou de compression d'air dans les moteurs diesel est convertie en énergie mécanique qui déplace le piston du moteur. Ce mouvement du piston à travers différentes courses crée des forces qui alimentent le moteur lui-même.

Les moteurs à essence ou les moteurs à essence utilisent un processus d'allumage par étincelle pour enflammer un mélange d'air et de carburant et créer une énergie potentielle chimique qui est convertie en énergie mécanique au cours des étapes de traiter.

Les ingénieurs et les chercheurs recherchent des méthodes économes en carburant pour effectuer ces étapes et réactions à conserver le plus d'énergie possible tout en restant efficace pour les besoins de l'essence moteurs. Les moteurs diesel ou à allumage par compression ("moteurs CI"), en revanche, utilisent une combustion interne dans laquelle la chambre de combustion abrite l'allumage du carburant provoqué par des températures élevées lorsque le carburant est comprimé.

Ces augmentations de température s'accompagnent d'une diminution du volume et d'une augmentation de la pression conformément à des lois qui montrent comment les quantités de gaz changent, comme la loi des gaz parfaits :PV = nRT. Pour cette loi,Pest la pression,Vest le volume,mest le nombre de moles de gaz,Rest la constante de la loi des gaz parfaits etTest la température.

Bien que ces équations puissent être vraies en théorie, dans la pratique, les ingénieurs doivent prendre en compte les contraintes du monde réel tels que le matériau utilisé pour construire le moteur à combustion et comment le carburant est beaucoup plus liquide qu'un gaz pur ne le ferait être.

Ces calculs devraient tenir compte de la façon dont, dans les moteurs à essence, le moteur comprime le mélange air-carburant à l'aide de pistons et les bougies d'allumage enflamment le mélange. Les moteurs diesel, en revanche, compriment d'abord l'air avant d'injecter et d'allumer le carburant.

Les voitures à essence sont plus populaires aux États-Unis, tandis que les voitures diesel représentent près de la moitié de toutes les ventes de voitures dans les pays européens. Les différences entre eux montrent comment les propriétés chimiques de l'essence lui confèrent les qualités nécessaires pour les véhicules et l'ingénierie.

Les voitures diesel sont plus efficaces avec le kilométrage sur l'autoroute parce que le carburant diesel a plus d'énergie que l'essence. Les moteurs d'automobiles utilisant des carburants diesel ont également plus de couple, ou force de rotation, dans leurs moteurs, ce qui signifie que ces moteurs peuvent accélérer plus efficacement. Lors de la conduite dans d'autres zones telles que les villes, l'avantage du diesel est moins important.

Le carburant diesel est également généralement plus difficile à enflammer en raison de sa volatilité plus faible, de la capacité d'une substance à s'évaporer. Lorsqu'il est évaporé, cependant, il est plus facile de s'enflammer car il a une température d'auto-inflammation plus basse. L'essence, quant à elle, nécessite une bougie d'allumage pour s'allumer.

Il n'y a pratiquement aucune différence de coût entre l'essence et les carburants diesel aux États-Unis. Parce que les carburants diesel ont un meilleur kilométrage, leur coût par rapport aux kilomètres parcourus est meilleur. Les ingénieurs mesurent également la puissance de sortie des moteurs automobiles en utilisant la puissance, une mesure de la puissance. Alors que les moteurs diesel peuvent accélérer et tourner plus facilement que les moteurs à essence, ils ont une puissance de sortie inférieure.

En plus d'un rendement énergétique élevé, les moteurs diesel ont généralement des coûts de carburant inférieurs, de meilleures propriétés de lubrification, une plus grande densité d'énergie pendant le processus du moteur à quatre temps, moins d'inflammabilité et la possibilité d'utiliser du biodiesel non pétrolier plus respectueux de l'environnement amical.