गैसोलीन के घनत्व को कैसे मापें

गैसोलीन के घनत्व को मापने से आपको विभिन्न प्रकार के इंजनों में विभिन्न प्रयोजनों के लिए गैसोलीन के उपयोग की बेहतर समझ मिल सकती है।

किसी द्रव का घनत्व उसके द्रव्यमान और आयतन का अनुपात होता है। इसकी गणना करने के लिए द्रव्यमान को इसके आयतन से विभाजित करें। उदाहरण के लिए, यदि आपके पास 1 ग्राम गैसोलीन है जिसका माप 1.33 सेमी. है³ आयतन में, घनत्व होगा:

संयुक्त राज्य में डीजल ईंधन का घनत्व इसकी कक्षा 1डी, 2डी या 4डी पर निर्भर करता है। 1डी ईंधन ठंड के मौसम के लिए बेहतर है क्योंकि इसमें प्रवाह के लिए कम प्रतिरोध होता है। 2डी ईंधन गर्म बाहरी तापमान के लिए बेहतर होते हैं। 4डी लो-स्पीड इंजन के लिए बेहतर है। इनका घनत्व क्रमशः 875 किग्रा/वर्गमीटर है³, 849 किग्रा / मी/³ और 959 किग्रा/मी³. किलो/एम. में डीजल का यूरोपीय घनत्व^{3 .}820 से 845 तक है।

गैसोलीन के विशिष्ट गुरुत्व का उपयोग करके गैसोलीन के घनत्व को भी परिभाषित किया जा सकता है। विशिष्ट गुरुत्व पानी के अधिकतम घनत्व की तुलना में किसी वस्तु का घनत्व है। लगभग 4°C पर पानी का अधिकतम घनत्व 1 g/ml होता है। इसका मतलब है, यदि आप जी/एमएल में घनत्व जानते हैं, तो वह मान गैसोलीन का विशिष्ट गुरुत्व होना चाहिए।

गैस के घनत्व की गणना का तीसरा तरीका आदर्श गैस कानून का उपयोग करता है:

जिसमेंपीदबाव है,वीआयतन है, n मोल्स की संख्या है,आरआदर्श गैस स्थिरांक है औरटीगैस का तापमान है। इस समीकरण को पुनर्व्यवस्थित करने से आपको प्राप्त होता हैएनवी = पी/आरटी, जिसमें बाईं ओर का अनुपात. के बीच हैनहींतथावी​.

इस समीकरण का उपयोग करके, आप गैस की मात्रा और मात्रा में उपलब्ध गैस के मोल की संख्या के बीच अनुपात की गणना कर सकते हैं। फिर गैस कणों के परमाणु या आणविक भार का उपयोग करके मोल की संख्या को द्रव्यमान में परिवर्तित किया जा सकता है। चूंकि यह विधि गैसों के लिए है, इसलिए तरल रूप में गैसोलीन इस समीकरण के परिणामों से बहुत अधिक विचलित होगा।

एक मीट्रिक पैमाने का उपयोग करके एक स्नातक किए गए सिलेंडर का वजन करें। इस राशि को ग्राम में रिकॉर्ड करें। सिलेंडर में 100 मिलीलीटर गैसोलीन भरें और इसे स्केल से ग्राम में तौलें। सिलेंडर के द्रव्यमान को सिलेंडर के द्रव्यमान से घटाएं जब उसमें गैसोलीन हो। यह गैसोलीन का द्रव्यमान है। घनत्व प्राप्त करने के लिए इस आंकड़े को मात्रा, 100 मिलीलीटर से विभाजित करें।

घनत्व, विशिष्ट गुरुत्व और आदर्श गैस नियम के समीकरणों को जानने के बाद, आप यह निर्धारित कर सकते हैं कि तापमान, दबाव और आयतन जैसे अन्य चर के कार्य के रूप में घनत्व कैसे भिन्न होता है। इन मात्राओं के माप की एक श्रृंखला बनाने से आप यह जान सकते हैं कि उनके परिणामस्वरूप घनत्व कैसे बदलता है या कैसे घनत्व इन तीन मात्राओं में से एक या दो के परिणाम के रूप में भिन्न होता है जबकि अन्य मात्रा या मात्राएं होती हैं लगातार। यह अक्सर व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए आसान होता है जिसमें आप हर एक गैस मात्रा के बारे में सारी जानकारी नहीं जानते हैं।

ध्यान रखें कि आदर्श गैस कानून जैसे समीकरण सिद्धांत रूप में काम कर सकते हैं, लेकिन व्यवहार में, वे व्यवहार में गैसों के उचित होने का हिसाब नहीं देते हैं। आदर्श गैस नियम गैस कणों के आणविक आकार और अंतर-आणविक आकर्षण को ध्यान में नहीं रखता है।

चूंकि आदर्श गैस कानून गैस कणों के आकार के लिए जिम्मेदार नहीं है, इसलिए यह गैस के कम घनत्व पर कम सटीक है। कम घनत्व पर, अधिक मात्रा और दबाव होता है जैसे कि गैस कणों के बीच की दूरी कण आकार से बहुत बड़ी हो जाती है। यह कण आकार को सैद्धांतिक गणना से विचलन से कम बनाता है।

गैस कणों के बीच अंतर-आणविक बल बलों के बीच आवेश और संरचना में अंतर के कारण होने वाले बलों का वर्णन करते हैं। इन बलों में गैस कणों के बीच परमाणुओं के फैलाव बल, द्विध्रुवों के बीच बल या आवेश शामिल हैं। ये परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन आवेशों के कारण होते हैं जो इस बात पर निर्भर करते हैं कि कण अपने पर्यावरण के साथ गैर-आवेशित कणों जैसे कि महान गैसों के बीच कैसे संपर्क करते हैं।

दूसरी ओर, द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय बल, परमाणुओं और अणुओं पर स्थायी आवेश होते हैं जिनका उपयोग ध्रुवीय अणुओं जैसे फॉर्मलाडेहाइड के बीच किया जाता है। अंत में, हाइड्रोजन बांड द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय बलों के एक बहुत ही विशिष्ट मामले का वर्णन करते हैं जिसमें अणुओं में हाइड्रोजन ऑक्सीजन, नाइट्रोजन से बंधे होते हैं, या फ्लोरीन, जो परमाणुओं के बीच ध्रुवता में अंतर के कारण, इन बलों में सबसे मजबूत हैं और गुणों को जन्म देते हैं पानी।

प्रयोगात्मक रूप से घनत्व मापने की विधि के रूप में हाइड्रोमीटर का उपयोग करें। हाइड्रोमीटर एक ऐसा उपकरण है जो विशिष्ट गुरुत्व को मापने के लिए आर्किमिडीज के सिद्धांत का उपयोग करता है। यह सिद्धांत मानता है कि तरल में तैरने वाली वस्तु पानी की मात्रा को वस्तु के वजन के बराबर विस्थापित कर देगी। हाइड्रोमीटर के किनारे पर एक मापा पैमाना तरल का विशिष्ट गुरुत्व प्रदान करेगा।

गैसोलीन के साथ एक स्पष्ट कंटेनर भरें और ध्यान से हाइड्रोमीटर को गैसोलीन की सतह पर रखें। सभी हवाई बुलबुले को हटाने के लिए हाइड्रोमीटर को स्पिन करें और गैसोलीन की सतह पर हाइड्रोमीटर की स्थिति को स्थिर होने दें। यह जरूरी है कि हवा के बुलबुले हटा दिए जाएं क्योंकि वे हाइड्रोमीटर की उछाल को बढ़ाएंगे।

हाइड्रोमीटर देखें ताकि गैसोलीन की सतह आंखों के स्तर पर हो। गैसोलीन की सतह के स्तर पर अंकन से जुड़े मूल्य को रिकॉर्ड करें। आपको गैसोलीन का तापमान रिकॉर्ड करना होगा क्योंकि तापमान के साथ तरल का विशिष्ट गुरुत्व बदलता रहता है। विशिष्ट गुरुत्व पठन का विश्लेषण करें।

इसकी सटीक संरचना के आधार पर गैसोलीन का विशिष्ट गुरुत्व 0.71 और 0.77 के बीच होता है। सुगंधित यौगिक स्निग्ध यौगिकों की तुलना में कम घने होते हैं, इसलिए गैसोलीन का विशिष्ट गुरुत्व गैसोलीन में इन यौगिकों के सापेक्ष अनुपात को इंगित कर सकता है।

डीजल और गैसोलीन में क्या अंतर है? गैसोलीन आमतौर पर हाइड्रोकार्बन से बने होते हैं, जो हाइड्रोजन आयनों के साथ जंजीर में बंधे कार्बन के तार होते हैं, जिनकी लंबाई प्रति अणु चार से 12 कार्बन परमाणुओं तक होती है।

गैसोलीन इंजन में उपयोग किए जाने वाले ईंधन में अल्केन्स (संतृप्त हाइड्रोकार्बन, जिसका अर्थ है कि उनमें हाइड्रोजन की अधिकतम मात्रा होती है) की मात्रा होती है। परमाणु), साइक्लोअल्केन्स (हाइड्रोकार्बन अणु गोलाकार वलय जैसी संरचनाओं में व्यवस्थित होते हैं) और एल्केन्स (असंतृप्त हाइड्रोकार्बन जिनमें दोहरा होता है बांड)।

डीजल ईंधन हाइड्रोकार्बन श्रृंखलाओं का उपयोग करता है जिनमें कार्बन परमाणुओं की संख्या अधिक होती है, औसतन प्रति अणु 12 कार्बन परमाणु होते हैं। ये बड़े अणु इसके वाष्पीकरण तापमान को बढ़ाते हैं और इसे प्रज्वलित करने से पहले संपीड़न से अधिक ऊर्जा की आवश्यकता कैसे होती है।

पेट्रोलियम से बने डीजल में साइक्लोअल्केन्स के साथ-साथ बेंजीन के छल्ले के रूपांतर भी होते हैं जिनमें अल्काइल समूह होते हैं। बेंजीन के छल्ले छह कार्बन परमाणुओं की षट्भुज जैसी संरचनाएं हैं, और एल्काइल समूह कार्बन-हाइड्रोजन श्रृंखलाएं हैं जो बेंजीन के छल्ले जैसे अणुओं से अलग होती हैं।

डीजल ईंधन एक बेलनाकार आकार के कक्ष को स्थानांतरित करने के लिए ईंधन के प्रज्वलन का उपयोग करता है जो संपीड़न करता है जो ऑटोमोबाइल में ऊर्जा उत्पन्न करता है। सिलेंडर चार-स्ट्रोक इंजन प्रक्रिया के चरणों के माध्यम से संकुचित और फैलता है। डीजल और गैसोलीन इंजन दोनों चार-स्ट्रोक इंजन प्रक्रिया का उपयोग करते हुए कार्य करते हैं जिसमें सेवन, संपीड़न, दहन और निकास शामिल है।

1. सेवन चरण के दौरान, पिस्टन संपीड़न कक्ष के ऊपर से नीचे की ओर इस प्रकार चलता है कि यह इसके माध्यम से उत्पन्न दबाव अंतर का उपयोग करके हवा और ईंधन के मिश्रण को सिलेंडर में खींचता है प्रक्रिया। इस चरण के दौरान वाल्व इस तरह खुला रहता है कि मिश्रण स्वतंत्र रूप से बहता है।
2. अगला, संपीड़न चरण के दौरान, पिस्टन मिश्रण को अपने आप में दबाता है, दबाव बढ़ाता है और संभावित ऊर्जा उत्पन्न करता है। वाल्वों को इस प्रकार बंद किया जाता है कि मिश्रण कक्ष के अंदर ही रहे। इससे सिलेंडर की सामग्री गर्म हो जाती है। गैसोलीन इंजन की तुलना में डीजल इंजन सिलेंडर सामग्री के अधिक संपीड़न का उपयोग करते हैं।
3. दहन चरण में इंजन से यांत्रिक ऊर्जा के माध्यम से क्रैंकशाफ्ट को घुमाना शामिल है। इतने उच्च तापमान के साथ, यह रासायनिक प्रतिक्रिया स्वतःस्फूर्त होती है और इसके लिए बाहरी ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है। एक स्पार्क प्लग या संपीड़न चरण की गर्मी या तो मिश्रण को प्रज्वलित करती है।
4. अंत में, निकास चरण में पिस्टन को शीर्ष पर वापस ले जाना शामिल है जिसमें निकास वाल्व खुला होता है ताकि प्रक्रिया दोहराई जा सके। एग्जॉस्ट वॉल्व इंजन को इस्तेमाल किए गए प्रज्वलित ईंधन को निकालने देता है।

गैसोलीन और डीजल इंजन रासायनिक ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए आंतरिक दहन का उपयोग करते हैं जो यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। डीजल इंजन में गैसोलीन इंजन या वायु संपीड़न के लिए दहन की रासायनिक ऊर्जा यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है जो इंजन के पिस्टन को स्थानांतरित करती है। विभिन्न स्ट्रोक के माध्यम से पिस्टन की यह गति इंजन को ही शक्ति प्रदान करने वाले बल बनाती है।

गैसोलीन इंजन या पेट्रोल इंजन हवा और ईंधन के मिश्रण को प्रज्वलित करने के लिए स्पार्क-इग्निशन प्रक्रिया का उपयोग करते हैं और रासायनिक संभावित ऊर्जा बनाएं जो इंजन के चरणों के दौरान यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है प्रक्रिया।

इंजीनियर और शोधकर्ता इन चरणों और प्रतिक्रियाओं को करने के लिए ईंधन-कुशल तरीकों की तलाश करते हैं गैसोलीन के प्रयोजनों के लिए प्रभावी रहते हुए यथासंभव ऊर्जा का संरक्षण करें conserve इंजन। डीजल इंजन या कम्प्रेशन-इग्निशन ("CI इंजन"), इसके विपरीत, एक आंतरिक दहन का उपयोग करते हैं जिसमें दहन कक्ष में ईंधन के संपीड़ित होने पर उच्च तापमान के कारण होने वाला ईंधन प्रज्वलन होता है।

तापमान में ये वृद्धि घटी हुई मात्रा और बढ़े हुए दबाव के साथ कानूनों के अनुसार होती है जो दर्शाती है कि आदर्श गैस कानून जैसे गैस की मात्रा कैसे बदलती है:पीवी = एनआरटी. इस कानून के लिए,पीदबाव है,वीमात्रा है,नहींगैस के मोलों की संख्या है,आरआदर्श गैस नियम स्थिरांक है औरटीतापमान है।

हालांकि ये समीकरण सैद्धांतिक रूप से सही हो सकते हैं, व्यवहार में इंजीनियरों को वास्तविक दुनिया की बाधाओं को ध्यान में रखना पड़ता है जैसे कि दहन इंजन के निर्माण के लिए प्रयुक्त सामग्री और शुद्ध गैस की तुलना में ईंधन कितना अधिक तरल होता है हो।

इन गणनाओं का हिसाब होना चाहिए कि कैसे, गैसोलीन इंजन में, इंजन पिस्टन का उपयोग करके ईंधन-वायु मिश्रण को संपीड़ित करता है और स्पार्क प्लग मिश्रण को प्रज्वलित करता है। इसके विपरीत, डीजल इंजन ईंधन को इंजेक्ट करने और प्रज्वलित करने से पहले पहले हवा को संपीड़ित करते हैं।

संयुक्त राज्य अमेरिका में गैसोलीन कारें अधिक लोकप्रिय हैं, जबकि डीजल कारें यूरोपीय देशों में कारों की बिक्री का लगभग आधा हिस्सा बनाती हैं। उनके बीच के अंतर बताते हैं कि कैसे गैसोलीन के रासायनिक गुण इसे वाहन और इंजीनियरिंग उद्देश्यों के लिए आवश्यक गुण देते हैं।

हाईवे पर माइलेज के साथ डीजल कारें अधिक कुशल होती हैं क्योंकि डीजल ईंधन में गैसोलीन ईंधन की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है। डीजल ईंधन पर ऑटोमोबाइल इंजनों में भी उनके इंजनों में अधिक टोक़, या घूर्णन बल होता है, जिसका अर्थ है कि ये इंजन अधिक कुशलता से गति कर सकते हैं। शहरों जैसे अन्य क्षेत्रों से गुजरते समय, डीजल का लाभ कम महत्वपूर्ण होता है।

डीजल ईंधन को आमतौर पर इसकी कम अस्थिरता, किसी पदार्थ के वाष्पित होने की क्षमता के कारण प्रज्वलित करना अधिक कठिन होता है। हालांकि, जब इसे वाष्पित किया जाता है, तो इसे प्रज्वलित करना आसान होता है क्योंकि इसमें ऑटोइग्निशन तापमान कम होता है। दूसरी ओर, गैसोलीन को प्रज्वलित करने के लिए एक स्पार्क प्लग की आवश्यकता होती है।

संयुक्त राज्य अमेरिका में गैसोलीन और डीजल ईंधन के बीच शायद ही कोई लागत अंतर है। चूंकि डीजल ईंधन का माइलेज बेहतर होता है, इसलिए मील चालित की तुलना में उनकी लागत बेहतर होती है। इंजीनियर अश्वशक्ति, शक्ति का एक माप का उपयोग करके ऑटोमोबाइल इंजनों के बिजली उत्पादन को भी मापते हैं। जबकि डीजल इंजन गैसोलीन की तुलना में अधिक आसानी से गति और घुमा सकते हैं, उनके पास कम हॉर्सपावर का उत्पादन होता है।

उच्च ईंधन दक्षता के साथ, डीजल इंजनों में आमतौर पर कम ईंधन लागत, बेहतर स्नेहन गुण, ऊर्जा का अधिक घनत्व होता है चार-स्ट्रोक इंजन प्रक्रिया के दौरान, कम ज्वलनशीलता और बायोडीजल गैर-पेट्रोलियम ईंधन का उपयोग करने की क्षमता जो अधिक पर्यावरणीय है मैत्रीपूर्ण।