כיצד למדוד את צפיפות הבנזין

מדידת צפיפות הבנזין יכולה לתת לך הבנה טובה יותר של השימושים בבנזין למטרות שונות בסוגים שונים של מנועים.

צפיפות הנוזל היא היחס בין מסתו לנפחו. חלק את המסה בנפח שלה כדי לחשב אותה. לדוגמא, אם היה לך גרם אחד של בנזין שגודלו 1.33 ס"מ³ בנפח, הצפיפות תהיה:

צפיפות הסולר בארצות הברית תלויה בסוג 1D, 2D או 4D שלה. דלק 1D עדיף למזג אוויר קר מכיוון שיש לו עמידות נמוכה יותר לזרימה. דלקים דו ממדיים טובים יותר לטמפרטורות חיצוניות חמות יותר. 4D עדיף למנועים במהירות נמוכה. צפיפותם, בהתאמה, היא 875 ק"ג / מ '³, 849 ק"ג / מ '³ ו 959 ק"ג / מ '³. צפיפות הסולר האירופית בק"ג / מ"ר^{3 .}נע בין 820 ל- 845.

ניתן להגדיר את צפיפות הבנזין גם באמצעות המשקל הסגולי של הבנזין. כוח המשיכה הספציפי הוא צפיפות האובייקט לעומת צפיפות המים המרבית. הצפיפות המרבית של מים היא 1 גרם / מ"ל ​​בסביבות 4 מעלות צלזיוס. פירוש הדבר שאם אתה יודע את הצפיפות ב- g / ml, הערך הזה צריך להיות הכובד הסגולי של הבנזין.

דרך שלישית לחישוב צפיפות הגז משתמשת בחוק הגז האידיאלי:

בופזה לחץ,והוא נפח, n הוא מספר השומות,רהוא קבוע הגז האידיאלי וטהיא הטמפרטורה של הגז. ארגון מחדש של משוואה זו נותן לךnV = P / RT, שבו הצד השמאלי הוא היחס ביןנוו​.

בעזרת משוואה זו תוכלו לחשב את היחס בין מספר המולים של גז הזמינים בכמות גז לנפח. לאחר מכן ניתן להמיר את מספר השומות למסה באמצעות המשקל האטומי או המולקולרי של חלקיקי הגז. מכיוון ששיטה זו מיועדת לגזים, בנזין בצורה נוזלית יסטה הרבה מתוצאות משוואה זו.

שקלל גליל מדורג באמצעות סולם מטרי. רשום כמות זו בגרמים. ממלאים את הצילינדר ב 100 מ"ל בנזין ומשקלים אותו בגרמים עם האבנית. הפחית את מסת הגליל ממסת הגליל כאשר הוא מכיל בנזין. זה המסה של הבנזין. חלק את הנתון הזה בנפח, 100 מ"ל, כדי לקבל את הצפיפות.

לדעת משוואות לצפיפות, כוח משיכה ספציפי וחוק הגז האידיאלי, אתה יכול לקבוע כיצד צפיפות משתנה בהתאם לפונקציה של משתנים אחרים כגון טמפרטורה, לחץ ונפח. ביצוע סדרת מדידות של כמויות אלו מאפשר לך למצוא את האופן שבו צפיפות משתנה כתוצאה מהן או כיצד הצפיפות משתנה כתוצאה מאחת או שתיים משלוש הכמויות הללו ואילו הכמות או הכמויות האחרות מוחזקות קָבוּעַ. זה לעתים קרובות שימושי עבור יישומים מעשיים שבהם אתה לא יודע את כל המידע על כל כמות גז אחת.

יש לזכור שמשוואות כמו חוק הגז האידיאלי עשויות לעבוד בתיאוריה, אך בפועל הן אינן מביאות את תקינות הגזים בפועל. חוק הגז האידיאלי אינו לוקח בחשבון את הגודל המולקולרי ואת האטרקציות הבין-מולקולריות של חלקיקי הגז.

מכיוון שחוק הגז האידיאלי אינו מתייחס לגדלים של חלקיקי הגז, הוא פחות מדויק בצפיפות נמוכה יותר של גז. בצפיפות נמוכה יותר, יש נפח ולחץ גדולים יותר כך שהמרחקים בין חלקיקי הגז הופכים להיות גדולים בהרבה מגודל החלקיקים. זה הופך את גודל החלקיקים לסטייה פחות מהחישובים התיאורטיים.

כוחות בין-מולקולריים בין חלקיקי הגז מתארים את הכוחות הנגרמים על ידי הבדלי מטען ומבנה בין הכוחות. כוחות אלה כוללים כוחות פיזור, כוחות בין הדיפולות, או מטענים, של אטומים בין חלקיקי הגז. אלה נגרמים על ידי מטעני האלקטרונים של האטומים, תלוי באופן בו החלקיקים מתקשרים עם סביבתם בין חלקיקים שאינם טעונים כגון גזים אצילים.

לעומת זאת, כוחות דיפול-דיפול הם המטענים הקבועים על האטומים והמולקולות המשמשים בין מולקולות קוטביות כגון פורמלדהיד. לבסוף, קשרי מימן מתארים מקרה ספציפי מאוד של כוחות דיפול דיפול בהם מולקולות קשורות מימן לחמצן, חנקן, או פלואור שעקב ההבדל בקוטביות בין האטומים הם החזקים ביותר של כוחות אלה ומולידים איכויות של מים.

השתמש בהידרומטר כשיטה למדידת צפיפות באופן ניסיוני. הידרומטר הוא מכשיר המשתמש בעקרון ארכימדס למדידת כוח המשיכה הספציפי. עקרון זה קובע כי עצם שצף בנוזל יעקוף כמות מים השווה למשקל האובייקט. קנה מידה מדוד בצד ההידרומטר יספק את כוח המשיכה הספציפי של הנוזל.

מלא מיכל שקוף בבנזין והניח בזהירות את הידרומטר על פני הבנזין. סובב את הידרומטר כדי לעקור את כל בועות האוויר ולאפשר את מיקומו של ההידרומטר על פני הבנזין להתייצב. זה חיוני כי בועות האוויר יוסרו כי הם יגדילו את הציפה של ההידרומטר.

צפה בהידרומטר כך שפני הבנזין יהיו בגובה העיניים. רשום את הערך המשויך לסימון בגובה פני השטח של הבנזין. יהיה עליך לרשום את הטמפרטורה של הבנזין מכיוון שמשקלו הסגולי של נוזל משתנה עם הטמפרטורה. ניתוח קריאת הכבידה הספציפית.

לבנזין משקל ספציפי בין 0.71 ל- 0.77, תלוי בהרכבו המדויק. תרכובות ארומטיות פחות צפופות מתרכובות אליפטיות, ולכן כוח המשיכה הסגולי של בנזין יכול להצביע על השיעור היחסי של תרכובות אלה בבנזין.

מה ההבדל בין סולר לבנזין? בנזינים עשויים בדרך כלל פחמימנים, שהם מיתרי פחמנים המשורשרים יחד עם יוני מימן, שאורכם נע בין ארבעה ל -12 אטומי פחמן למולקולה.

הדלק המשמש במנועי בנזין מכיל גם כמויות של אלקנים (פחמימנים רוויים, כלומר יש להם כמות מקסימלית של מימן אטומים), ציקלואלקנים (מולקולות פחמימנים המסודרות בתצורות עגולות דמויות טבעת) ואלקנים (פחמימנים בלתי רוויים שיש להם כפול קשרים).

סולר משתמש בשרשראות פחמימנים שמספרן גדול יותר של אטומי פחמן, והממוצע הוא 12 אטומי פחמן למולקולה. מולקולות גדולות יותר אלו מגדילות את טמפרטורת האידוי שלה וכיצד היא דורשת יותר אנרגיה מדחיסה לפני ההצתה.

בסולר העשוי מנפט יש גם ציקלואלקנים וכן וריאציות של טבעות בנזן בעלות קבוצות אלקיל. טבעות בנזן הן מבנים דמויי משושה של שישה אטומי פחמן כל אחד, וקבוצות אלקיל הן שרשראות פחמן-מימן מורחבות המסתעפות ממולקולות כגון טבעות בנזן.

סולר משתמש בהצתה של הדלק בכדי להזיז תא בצורת גלילי המבצע את הדחיסה המייצרת אנרגיה ברכבים. הגליל נדחס ומתרחב דרך שלבי תהליך המנוע בארבע פעימות. מנועי דיזל ובנזין מתפקדים שניהם בתהליך מנוע בעל ארבע פעימות הכרוך בכניסה, דחיסה, בעירה ופליטה.

1. במהלך שלב הכניסה, הבוכנה עוברת מהחלק העליון של תא הדחיסה לתחתית כך שהיא מושך תערובת של אוויר ודלק לתוך הצילינדר באמצעות הפרש הלחץ שנוצר באמצעותו תהליך. השסתום נשאר פתוח במהלך שלב זה כך שהתערובת זורמת דרכו בחופשיות.
2. לאחר מכן, במהלך שלב הדחיסה, הבוכנה לוחצת את התערובת בפני עצמה, מגבירה את הלחץ ומייצרת אנרגיה פוטנציאלית. שסתומים סגורים כך שהתערובת נשארת בתוך החדר. זה גורם לחימום תכולת הצילינדר. מנועי דיזל משתמשים בדחיסה רבה יותר של תכולת הצילינדר מאשר במנועי בנזין.
3. שלב הבעירה, כולל סיבוב גל הארכובה דרך האנרגיה המכנית מהמנוע. בטמפרטורה כה גבוהה, תגובה כימית זו היא ספונטנית ואינה דורשת אנרגיה חיצונית. מצת או חום שלב הדחיסה מציתים את התערובת.
4. לבסוף, שלב הפליטה כולל שהבוכנה עוברת חזרה למעלה כששסתום הפליטה פתוח כך שהתהליך עשוי לחזור. שסתום הפליטה מאפשר למנוע להסיר את הדלק המודלק בו השתמש.

מנועי בנזין ודיזל משתמשים בעירה פנימית כדי לייצר אנרגיה כימית שהופכת לאנרגיה מכנית. האנרגיה הכימית של הבעירה עבור מנועי בנזין או דחיסת אוויר במנועי דיזל מומרת לאנרגיה מכנית המניעה את בוכנת המנוע. תנועה זו של הבוכנה במשיכות שונות יוצרת כוחות המניעים את המנוע עצמו.

מנועי בנזין או מנועי בנזין משתמשים בתהליך הצתה של ניצוץ כדי להצית תערובת של אוויר ודלק ליצור אנרגיה פוטנציאלית כימית המומר לאנרגיה מכנית במהלך שלבי המנוע תהליך.

מהנדסים וחוקרים מחפשים שיטות חסכוניות בדלק לבצע את הצעדים והתגובות הללו לחסוך כמה שיותר אנרגיה תוך להישאר יעיל למטרות בנזין מנועים. מנועי דיזל או הצתה דחיסה ("מנועי CI"), לעומת זאת, משתמשים בעירה פנימית בה תא הבעירה מאכלס את הצתת הדלק הנגרמת על ידי טמפרטורות גבוהות בעת דחיסת הדלק.

עליות בטמפרטורה מלוות בירידה בנפח ולחץ מוגבר בהתאם לחוקים המדגימים כיצד כמויות הגז משתנות כמו למשל חוק הגז האידיאלי:PV = nRT. עבור החוק הזה,פזה לחץ,והוא נפח,נהוא מספר השומות של הגז,רהוא חוק הגז האידיאלי קבוע וטהוא טמפרטורה.

למרות שמשוואות אלו עשויות להיות נכונות בתיאוריה, בפועל מהנדסים צריכים לקחת בחשבון אילוצים בעולם האמיתי כמו החומר המשמש לבניית מנוע הבעירה וכיצד הדלק נוזלי הרבה יותר ממה שגז טהור היה עושה לִהיוֹת.

חישובים אלה צריכים להסביר כיצד במנועי בנזין המנוע דוחס את תערובת הדלק-אוויר באמצעות בוכנות והמצתים מציתים את התערובת. מנועי דיזל, לעומתם, דוחסים את האוויר תחילה לפני שהם מזריקים ומדליקים את הדלק.

מכוניות בנזין פופולריות יותר בארצות הברית ואילו מכוניות דיזל מהוות כמעט מחצית מכל מכירות הרכב במדינות אירופה. ההבדלים ביניהם מראים כיצד התכונות הכימיות של בנזין מעניקות לו את התכונות הדרושות למטרות רכב והנדסה.

מכוניות דיזל יעילות יותר עם קילומטראז 'בכביש המהיר מכיוון שלסולר יש יותר אנרגיה מאשר דלק בנזין. מנועי רכב על דלקי דיזל כוללים גם מומנט גדול יותר, או כוח סיבוב, במנועים שלהם, כלומר מנועים אלה יכולים להאיץ ביעילות רבה יותר. כשנוסעים באזורים אחרים כמו ערים, יתרון הדיזל פחות משמעותי.

בדרך כלל קשה יותר להדליק את הסולר בגלל התנודתיות הנמוכה שלו, יכולתו של חומר להתאדות. אולם כאשר הוא מתאדה קל יותר להתלקח מכיוון שיש לו טמפרטורה נמוכה יותר של הצתה אוטומטית. לעומת זאת, בנזין דורש מצת כדי להתלקח.

אין כמעט הבדל בעלויות בין דלק לסולר בארצות הברית. מכיוון שדלקי סולר הם בעלי קילומטראז 'טוב יותר, העלות שלהם ביחס לקילומטרים טובה יותר. מהנדסים מודדים גם את תפוקת הכוח של מנועי רכב באמצעות כוחות סוס, מדד כוח. בעוד שמנועי דיזל עשויים להאיץ ולסובב ביתר קלות מאלה שמונעים בנזין, הם בעלי הספק כוח סוס נמוך יותר.

לצד יעילות גבוהה של דלק, למנועי דיזל בדרך כלל עלויות דלק נמוכות יותר, תכונות שימון טובות יותר, צפיפות אנרגיה רבה יותר במהלך תהליך המנוע בעל ארבע פעימות, פחות דליקות והיכולת להשתמש בדלק ביו דיזל שאינו נפט שהוא יותר סביבתי יְדִידוּתִי.