ガソリンの密度を測定する方法

ガソリンの密度を測定することで、さまざまなタイプのエンジンでのさまざまな目的でのガソリンの使用法をよりよく理解できます。

液体の密度は、体積に対する質量の比率です。 質量をその体積で割って計算します。 たとえば、1.33cmのガソリンが1グラムある場合³ 体積では、密度は次のようになります。

米国のディーゼル燃料の密度は、そのクラス1D、2D、または4Dによって異なります。 1D燃料は、流れに対する抵抗が低いため、寒い天候に適しています。 2D燃料は、外気温が高い場合に適しています。 4Dは低速エンジンに適しています。 それらの密度は、それぞれ875 kg / mです。³、849 kg / m³ および959kg / m³. ヨーロッパのディーゼル密度（kg / m）^{3 .}範囲は820から845です。

ガソリンの密度は、ガソリンの比重を使用して定義することもできます。 比重は、水の最大密度と比較したオブジェクトの密度です。 水の最大密度は約4°Cで1g / mlです。 つまり、密度をg / mlで知っている場合、その値はガソリンの比重である必要があります。

気体の密度を計算する3番目の方法は、理想気体の法則を使用します。

その中でP圧力です、Vは体積、nはモル数、Rは理想気体定数であり、Tはガスの温度です。 この方程式を並べ替えると、nV = P / RT、ここで、左側はnそしてV​.

この方程式を使用して、ガスの量で利用可能なガスのモル数と体積の比率を計算できます。 次に、ガス粒子の原子量または分子量を使用して、モル数を質量に変換できます。 この方法は気体を対象としているため、液体のガソリンはこの式の結果から大きく外れます。

メートル法を使用してメスシリンダーの重量を量ります。 この量をグラムで記録します。 シリンダーに100mlのガソリンを入れ、スケールでグラム単位で計量します。 ガソリンが含まれている場合は、シリンダーの質量からシリンダーの質量を引きます。 これがガソリンの質量です。 この数値を容量100mlで割って、密度を求めます。

密度、比重、理想気体の法則の方程式がわかれば、温度、圧力、体積などの他の変数の関数として密度がどのように変化するかを判断できます。 これらの量の一連の測定を行うと、それらの結果として密度がどのように変化するか、またはどのように変化するかを見つけることができます 密度は、これら3つの量のうちの1つまたは2つの結果として変化し、他の1つまたは複数の量は保持されます 絶え間ない。 これは、すべての単一ガス量に関するすべての情報がわからない実際のアプリケーションに役立つことがよくあります。

理想気体の法則などの方程式は理論的には機能する可能性がありますが、実際には、実際には気体の適切性を考慮していないことに注意してください。 理想気体の法則は、気体粒子の分子サイズと分子間引力を考慮していません。

理想気体の法則は気体粒子のサイズを考慮していないため、気体の密度が低いと精度が低下します。 密度が低いと、体積と圧力が大きくなり、ガス粒子間の距離が粒子サイズよりもはるかに大きくなります。 これにより、粒子サイズが理論計算からの偏差を少なくします。

ガス粒子間の分子間力は、力間の電荷と構造の違いによって引き起こされる力を表します。 これらの力には、分散力、双極子間の力、またはガス粒子間の原子の電荷が含まれます。 これらは、希ガスなどの非荷電粒子間で粒子が環境とどのように相互作用するかに応じて、原子の電子電荷によって引き起こされます。

一方、双極子-双極子力は、ホルムアルデヒドなどの極性分子間で使用される原子および分子の永久電荷です。 最後に、水素結合は、分子が酸素、窒素、に水素結合している双極子-双極子力の非常に特殊なケースを説明します。 または、原子間の極性の違いにより、これらの力の中で最も強く、次の品質を生み出すフッ素 水。

密度を実験的に測定する方法として比重計を使用します。 比重計は、アルキメデスの原理を使用して比重を測定する装置です。 この原理は、液体に浮かんでいる物体が、物体の重量に等しい量の水を押しのけると考えています。 比重計の側面にある測定された目盛りは、液体の比重を提供します。

透明な容器にガソリンを入れ、比重計をガソリンの表面に注意深く置きます。 比重計を回転させてすべての気泡を取り除き、ガソリンの表面での比重計の位置を安定させます。 気泡は比重計の浮力を増加させるため、気泡を除去することが不可欠です。

ガソリンの表面が目の高さになるように比重計を表示します。 ガソリンの表面レベルでのマーキングに関連する値を記録します。 液体の比重は温度によって変化するため、ガソリンの温度を記録する必要があります。 比重の読みを分析します。

ガソリンの比重は、その正確な組成に応じて、0.71から0.77の間です。 芳香族化合物は脂肪族化合物よりも密度が低いため、ガソリンの比重はガソリン中のこれらの化合物の相対的な割合を示している可能性があります。

ディーゼルとガソリンの違いは何ですか？ ガソリンは一般に炭化水素でできています。炭化水素は水素イオンと鎖でつながれた一連の炭素で、長さは1分子あたり4〜12個の炭素原子です。

ガソリンエンジンで使用される燃料には、アルカン（飽和炭化水素、つまり水素が最大量あることを意味する）も含まれています。 原子）、シクロアルカン（環状のリング状に配置された炭化水素分子）およびアルケン（二重の不飽和炭化水素 ボンド）。

ディーゼル燃料は、炭素原子の数が多い炭化水素鎖を使用しており、平均して1分子あたり12個の炭素原子があります。 これらのより大きな分子は、その蒸発温度を上昇させ、点火する前に圧縮からより多くのエネルギーを必要とする方法を示します。

石油から作られたディーゼルには、シクロアルカンだけでなく、アルキル基を持つベンゼン環のバリエーションもあります。 ベンゼン環はそれぞれ6個の炭素原子からなる六角形のような構造であり、アルキル基はベンゼン環などの分子から分岐する拡張された炭素-水素鎖です。

ディーゼル燃料は、燃料の点火を使用して、自動車でエネルギーを生成する圧縮を実行する円筒形のチャンバーを動かします。 シリンダーは、4ストロークエンジンプロセスのステップを通じて圧縮および拡張します。 ディーゼルエンジンとガソリンエンジンはどちらも、吸気、圧縮、燃焼、排気を含む4ストロークエンジンプロセスを使用して機能します。

1. 吸気ステップ中、ピストンは圧縮チャンバーの上部から下部に移動し、 これによって生成された圧力差を使用して、空気と燃料の混合物をシリンダーに引き込みます 処理する。 混合物が自由に流れるように、このステップの間、バルブは開いたままです。
2. 次に、圧縮ステップ中に、ピストンが混合物自体を押して、圧力を上げ、位置エネルギーを生成します。 混合物がチャンバー内に留まるようにバルブを閉じます。 これにより、シリンダーの内容物が加熱されます。 ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンよりもシリンダー内容物の圧縮を多く使用します。
3. 燃焼ステップでは、エンジンからの機械的エネルギーによってクランクシャフトを回転させます。 このような高温では、この化学反応は自発的であり、外部エネルギーを必要としません。 スパークプラグまたは圧縮ステップの熱が混合気に点火します。
4. 最後に、排気ステップでは、プロセスが繰り返されるように、排気バルブを開いた状態でピストンを上部に戻します。 排気バルブにより、エンジンは使用した点火済み燃料を取り除くことができます。

ガソリンエンジンとディーゼルエンジンは、内燃機関を使用して化学エネルギーを生成し、それを機械エネルギーに変換します。 ガソリンエンジンの燃焼またはディーゼルエンジンの空気圧縮の化学エネルギーは、エンジンのピストンを動かす機械エネルギーに変換されます。 さまざまなストロークによるピストンのこの動きは、エンジン自体に動力を供給する力を生み出します。

ガソリンエンジンまたはガソリンエンジンは、火花点火プロセスを使用して、空気と燃料の混合気に点火し、 エンジンのステップ中に機械的エネルギーに変換される化学ポテンシャルエネルギーを作成します 処理する。

エンジニアと研究者は、これらのステップと反応を実行するための燃料効率の良い方法を探しています ガソリンの目的のために効果的であり続けながら、可能な限り多くのエネルギーを節約します エンジン。 対照的に、ディーゼルエンジンまたは圧縮点火（「CIエンジン」）は、内燃機関を使用します。 燃焼室は、燃料が圧縮されたときに高温によって引き起こされる燃料点火を収容します。

これらの温度の上昇は、理想気体の法則など、気体の量がどのように変化するかを示す法則に従って、体積の減少と圧力の増加を伴います。PV = nRT. この法律では、P圧力です、Vボリュームです、nはガスのモル数であり、Rは理想気体の法則定数であり、Tは温度です。

これらの方程式は理論的には正しいかもしれませんが、実際にはエンジニアは実際の制約を考慮に入れる必要があります 燃焼エンジンを構築するために使用される材料や、燃料が純粋なガスよりもはるかに液体である方法など あります。

これらの計算は、ガソリンエンジンで、エンジンがピストンを使用して混合気を圧縮し、スパークプラグが混合気に点火する方法を説明する必要があります。 対照的に、ディーゼルエンジンは、燃料を噴射して点火する前に、最初に空気を圧縮します。

米国ではガソリン車の人気が高く、ヨーロッパ諸国では​​ディーゼル車が全自動車販売のほぼ半分を占めています。 それらの違いは、ガソリンの化学的性質が車両やエンジニアリングの目的に必要な品質をどのように与えるかを示しています。

ディーゼル燃料はガソリン燃料よりもエネルギーが多いため、高速道路での走行距離はディーゼル車の方が効率的です。 ディーゼル燃料を使用する自動車エンジンは、エンジンのトルクまたは回転力も大きくなります。これは、これらのエンジンがより効率的に加速できることを意味します。 都市などの他の地域を運転する場合、ディーゼルの利点はそれほど重要ではありません。

ディーゼル燃料は、揮発性が低く、物質が蒸発する能力があるため、通常、発火がより困難です。 ただし、蒸発すると自己発火温度が低くなり、発火しやすくなります。 一方、ガソリンは点火するためにスパークプラグを必要とします。

米国ではガソリンとディーゼル燃料のコスト差はほとんどありません。 ディーゼル燃料は走行距離が長いため、走行距離に対するコストが高くなります。 エンジニアはまた、出力の尺度である馬力を使用して自動車エンジンの出力を測定します。 ディーゼルエンジンはガソリンエンジンよりも加速と回転が容易ですが、出力は低くなります。

高い燃料効率に加えて、ディーゼルエンジンは通常、燃料コストが低く、潤滑特性が優れており、エネルギー密度が高くなっています。 4ストロークエンジンプロセス中、可燃性が低く、より環境に優しいバイオディーゼル非石油燃料を使用する能力 フレンドリー。