Come misurare la densità della benzina

La misurazione della densità della benzina può darti una migliore comprensione degli usi della benzina per vari scopi in diversi tipi di motori.

La densità di un liquido è il rapporto tra la sua massa e il volume. Dividi la massa per il suo volume per calcolarla. Ad esempio, se avessi 1 grammo di benzina che misura 1,33 cm³ in volume, la densità sarebbe:

La densità del gasolio negli Stati Uniti dipende dalla sua classe 1D, 2D o 4D. Il carburante 1D è migliore per la stagione fredda perché ha una resistenza inferiore al flusso. I combustibili 2D sono migliori per le temperature esterne più calde. Il 4D è migliore per i motori a bassa velocità. Le loro densità, rispettivamente, sono 875 kg/m³, 849 kg/m³ e 959 kg/m³. La densità europea del diesel in kg/m^{3 .}varia da 820 a 845.

La densità della benzina può essere definita anche utilizzando il peso specifico della benzina. Il peso specifico è la densità di un oggetto rispetto alla densità massima dell'acqua. La densità massima dell'acqua è di 1 g/ml a circa 4°C. Ciò significa che, se conosci la densità in g/ml, quel valore dovrebbe essere il peso specifico della benzina.

Un terzo modo di calcolare la densità di un gas utilizza la legge dei gas ideali:

in qualePè la pressione,Vè il volume, n è il numero di moli,Rè la costante dei gas ideali eTè la temperatura del gas. Riorganizzare questa equazione ti dànV = P/RT, in cui il membro di sinistra è un rapporto traneV​.

Usando questa equazione, puoi calcolare il rapporto tra il numero di moli di gas che sono disponibili in una quantità di gas e il volume. Il numero di moli può quindi essere convertito in massa utilizzando il peso atomico o molecolare delle particelle di gas. Poiché questo metodo è pensato per i gas, la benzina in forma liquida si discosterà molto dai risultati di questa equazione.

Pesare un cilindro graduato utilizzando una scala metrica. Registra questa quantità in grammi. Riempi la bombola con 100 ml di benzina e pesala in grammi con la bilancia. Sottrarre la massa del cilindro dalla massa del cilindro quando contiene benzina. Questa è la massa della benzina. Dividi questa cifra per il volume, 100 ml, per ottenere la densità.

Conoscendo le equazioni per la densità, il peso specifico e la legge dei gas ideali, è possibile determinare come varia la densità in funzione di altre variabili come temperatura, pressione e volume. Effettuare una serie di misurazioni di queste quantità ti consente di trovare il modo in cui la densità varia a causa di esse o come la densità varia come risultato di una o due di queste tre quantità mentre l'altra o le altre quantità sono mantenute costante. Questo è spesso utile per applicazioni pratiche in cui non si conoscono tutte le informazioni su ogni singola quantità di gas.

Tieni presente che equazioni come la legge dei gas ideali possono funzionare in teoria, ma, in pratica, non tengono conto del corretto dei gas in pratica. La legge dei gas ideali non tiene conto della dimensione molecolare e delle attrazioni intermolecolari delle particelle di gas.

Poiché la legge del gas ideale non tiene conto delle dimensioni delle particelle di gas, è meno accurata a densità di gas inferiori. A densità inferiori, c'è un volume e una pressione maggiori in modo tale che le distanze tra le particelle di gas diventano molto più grandi della dimensione delle particelle. Questo rende la dimensione delle particelle meno di una deviazione dai calcoli teorici.

Le forze intermolecolari tra le particelle di gas descrivono le forze causate dalle differenze di carica e struttura tra le forze. Queste forze includono forze di dispersione, forze tra i dipoli, o cariche, di atomi tra le particelle di gas. Questi sono causati dalle cariche di elettroni degli atomi a seconda di come le particelle interagiscono con il loro ambiente tra particelle non cariche come i gas nobili.

Le forze dipolo-dipolo, d'altra parte, sono le cariche permanenti sugli atomi e sulle molecole che vengono utilizzate tra molecole polari come la formaldeide. Infine, i legami idrogeno descrivono un caso molto specifico di forze dipolo-dipolo in cui le molecole hanno legami idrogeno con ossigeno, azoto, o fluoro che, a causa della differenza di polarità tra gli atomi, sono le più forti di queste forze e danno origine a qualità di acqua.

Utilizzare un densimetro come metodo per misurare sperimentalmente la densità. Un idrometro è un dispositivo che utilizza il principio di Archimede per misurare il peso specifico. Questo principio sostiene che un oggetto che galleggia in un liquido sposterà una quantità d'acqua pari al peso dell'oggetto. Una scala misurata sul lato dell'idrometro fornirà il peso specifico del liquido.

Riempi un contenitore trasparente di benzina e posiziona con cura l'idrometro sulla superficie della benzina. Ruota l'idrometro per rimuovere tutte le bolle d'aria e consenti alla posizione dell'idrometro sulla superficie della benzina di stabilizzarsi. È essenziale che le bolle d'aria vengano rimosse perché aumenteranno la galleggiabilità dell'idrometro.

Guarda l'idrometro in modo che la superficie della benzina sia all'altezza degli occhi. Registrare il valore associato alla marcatura a livello della superficie della benzina. Dovrai registrare la temperatura della benzina poiché il peso specifico di un liquido varia con la temperatura. Analizzare la lettura del peso specifico.

La benzina ha un peso specifico compreso tra 0,71 e 0,77, a seconda della sua precisa composizione. I composti aromatici sono meno densi dei composti alifatici, quindi il peso specifico della benzina può indicare la proporzione relativa di questi composti nella benzina.

Qual è la differenza tra diesel e benzina? Le benzina sono generalmente costituite da idrocarburi, che sono stringhe di carbonio incatenate insieme a ioni idrogeno, la cui lunghezza varia da quattro a 12 atomi di carbonio per molecola.

Il carburante utilizzato nei motori a benzina contiene anche quantità di alcani (idrocarburi saturi, nel senso che hanno la massima quantità di idrogeno atomi), cicloalcani (molecole di idrocarburi disposte in formazioni circolari ad anello) e alcheni (idrocarburi insaturi che hanno il doppio obbligazioni).

Il carburante diesel utilizza catene di idrocarburi che hanno un numero maggiore di atomi di carbonio, con una media di 12 atomi di carbonio per molecola. Queste molecole più grandi aumentano la sua temperatura di evaporazione e il modo in cui richiede più energia dalla compressione prima di accendersi.

Il diesel a base di petrolio ha anche cicloalcani e variazioni di anelli benzenici che hanno gruppi alchilici. Gli anelli benzenici sono strutture esagonali di sei atomi di carbonio ciascuno e i gruppi alchilici sono catene estese carbonio-idrogeno che si diramano da molecole come gli anelli benzenici.

Il carburante diesel utilizza un'accensione del carburante per spostare una camera di forma cilindrica che esegue la compressione che genera energia nelle automobili. Il cilindro si comprime e si espande attraverso le fasi del processo del motore a quattro tempi. I motori diesel e benzina funzionano entrambi utilizzando un processo del motore a quattro tempi che prevede aspirazione, compressione, combustione e scarico.

1. Durante la fase di aspirazione, il pistone si sposta dalla parte superiore della camera di compressione verso il basso in modo che sia tira una miscela di aria e carburante nel cilindro usando la differenza di pressione generata attraverso questo processi. La valvola rimane aperta durante questa fase in modo che la miscela scorra liberamente.
2. Successivamente, durante la fase di compressione, il pistone preme la miscela in se stessa, aumentando la pressione e generando energia potenziale. Le valvole sono chiuse in modo tale che la miscela rimanga all'interno della camera. Ciò provoca il riscaldamento del contenuto del cilindro. I motori diesel utilizzano una maggiore compressione del contenuto del cilindro rispetto ai motori a benzina.
3. La fase di combustione, comporta la rotazione dell'albero motore attraverso l'energia meccanica dal motore. Con una temperatura così elevata, questa reazione chimica è spontanea e non richiede energia esterna. Una candela o il calore della fase di compressione accendono la miscela.
4. Infine, la fase di scarico prevede il ritorno del pistone verso l'alto con la valvola di scarico aperta in modo che il processo possa ripetersi. La valvola di scarico consente al motore di rimuovere il carburante acceso che ha utilizzato.

I motori a benzina e diesel utilizzano la combustione interna per generare energia chimica che viene convertita in energia meccanica. L'energia chimica della combustione per i motori a benzina o della compressione dell'aria nei motori diesel viene convertita in energia meccanica che muove il pistone del motore. Questo movimento del pistone attraverso diverse corse crea forze che alimentano il motore stesso.

I motori a benzina o i motori a benzina utilizzano un processo di accensione a scintilla per accendere una miscela di aria e carburante e creare energia potenziale chimica che viene convertita in energia meccanica durante le fasi del motore processi.

Ingegneri e ricercatori cercano metodi efficienti dal punto di vista del consumo di carburante per eseguire questi passaggi e reazioni a conservare quanta più energia possibile pur rimanendo efficace ai fini della benzina motori. I motori diesel o ad accensione spontanea ("motori CI"), invece, utilizzano una combustione interna in cui la camera di combustione ospita l'accensione del combustibile causata dalle alte temperature quando il combustibile viene compresso.

Questi aumenti di temperatura sono accompagnati da diminuzione del volume e aumento della pressione secondo leggi che dimostrano come cambiano le quantità di gas come la legge dei gas ideali:PV = nRT. Per questa legge,Pè la pressione,Vè il volume,nè il numero di moli del gas,Rè la costante di legge dei gas perfetti eTè la temperatura.

Sebbene queste equazioni possano essere vere in teoria, in pratica gli ingegneri devono tenere conto dei vincoli del mondo reale come il materiale utilizzato per costruire il motore a combustione e come il carburante sia molto più liquido di quanto lo sarebbe un gas puro essere.

Questi calcoli dovrebbero tenere conto di come, nei motori a benzina, il motore comprime la miscela aria-carburante usando i pistoni e le candele accendono la miscela. I motori diesel, al contrario, comprimono l'aria prima di iniettare e accendere il carburante.

Le auto a benzina sono più popolari negli Stati Uniti, mentre le auto diesel rappresentano quasi la metà di tutte le vendite di auto nei paesi europei. Le differenze tra loro mostrano come le proprietà chimiche della benzina le conferiscono le qualità necessarie per scopi automobilistici e ingegneristici.

Le auto diesel sono più efficienti con il chilometraggio in autostrada perché il carburante diesel ha più energia della benzina. I motori delle automobili alimentati a diesel hanno anche più coppia, o forza di rotazione, nei loro motori, il che significa che questi motori possono accelerare in modo più efficiente. Quando si guida attraverso altre aree come le città, il vantaggio del diesel è meno significativo.

Il carburante diesel è anche in genere più difficile da accendere a causa della sua minore volatilità, la capacità di una sostanza di evaporare. Quando è evaporato, invece, si accende più facilmente perché ha una temperatura di autoaccensione più bassa. La benzina, d'altra parte, richiede una candela per accendersi.

Non c'è quasi nessuna differenza di costo tra benzina e gasolio negli Stati Uniti. Poiché i carburanti diesel hanno un chilometraggio migliore, il loro costo rispetto alle miglia percorse è migliore. Gli ingegneri misurano anche la potenza dei motori delle automobili usando la potenza, una misura della potenza. Sebbene i motori diesel possano accelerare e ruotare più facilmente rispetto a quelli a benzina, hanno una potenza inferiore.

Oltre a un'elevata efficienza del carburante, i motori diesel in genere hanno costi di carburante inferiori, migliori proprietà di lubrificazione, maggiore densità di energia durante il processo del motore a quattro tempi, minore infiammabilità e capacità di utilizzare carburante biodiesel non petrolifero più rispettoso dell'ambiente amichevole.