Kaip išmatuoti benzino tankį

Išmatavę benzino tankį, galite geriau suprasti benzino naudojimą įvairiems tikslams įvairių tipų varikliuose.

Skysčio tankis yra jo masės ir tūrio santykis. Norėdami ją apskaičiuoti, padalykite masę iš jos tūrio. Pavyzdžiui, jei turite 1 gramą benzino, kurio matmenys yra 1,33 cm³ tūrio, tankis būtų:

Dyzelinio kuro tankis JAV priklauso nuo jo 1D, 2D arba 4D klasės. 1D kuras yra tinkamesnis šaltu oru, nes jis turi mažesnį pasipriešinimą srautui. 2D kuras yra tinkamesnis esant šiltesnei lauko temperatūrai. 4D geriau tinka mažo greičio varikliams. Jų tankis yra atitinkamai 875 kg / m³, 849 kg / m³ ir 959 kg / m³. Europos dyzelino tankis kg / m^{3 .}svyruoja nuo 820 iki 845.

Benzino tankis taip pat gali būti apibrėžtas naudojant specifinį benzino svorį. Savitasis svoris yra objekto tankis, palyginti su didžiausiu vandens tankiu. Didžiausias vandens tankis yra 1 g / ml maždaug 4 ° C temperatūroje. Tai reiškia, kad jei žinote tankį g / ml, ši vertė turėtų būti savitasis benzino svoris.

Trečias būdas apskaičiuoti dujų tankį naudoja idealų dujų įstatymą:

kuriamePyra spaudimas,Vyra tūris, n yra apgamų skaičius,Ryra ideali dujų konstanta irTyra dujų temperatūra. Pertvarkius šią lygtį, gaunamanV = P / RT, kurioje kairė pusė yra santykis tarpnirV​.

Naudodamiesi šia lygtimi, galite apskaičiuoti dujų kiekio, kuris yra galimas dujų kiekyje, ir tūrio santykį. Molių skaičius gali būti paverstas mase, naudojant dujų dalelių atominę arba molekulinę masę. Kadangi šis metodas yra skirtas dujoms, skystas benzinas labai skirsis nuo šios lygties rezultatų.

Pasverkite graduotą cilindrą naudodami metrinę skalę. Užrašykite šią sumą gramais. Užpildykite cilindrą 100 ml benzino ir pasverkite jį gramais su svarstyklėmis. Atimkite baliono masę iš cilindro masės, kai jame yra benzino. Tai yra benzino masė. Padalinkite šią figūrą iš 100 ml tūrio, kad gautumėte tankį.

Žinant tankio, savitojo svorio ir idealaus dujų dėsnio lygtis, galite nustatyti, kaip tankis skiriasi priklausomai nuo kitų kintamųjų, tokių kaip temperatūra, slėgis ir tūris. Atlikdami šių dydžių matavimų seriją galite sužinoti, kaip tankis kinta dėl jų ar kaip tankis kinta dėl vieno ar dviejų iš šių trijų kiekių, o kitas kiekis ar kiekiai yra laikomi pastovus. Tai dažnai praverčia praktiškai, kai nežinote visos informacijos apie kiekvieną dujų kiekį.

Turėkite omenyje, kad tokios lygtys kaip idealus dujų įstatymas teoriškai gali veikti, tačiau praktiškai jos neatsižvelgia į dujų tinkamumą praktikoje. Idealus dujų įstatymas neatsižvelgia į dujų dalelių molekulinį dydį ir tarpmolekulinius traukos elementus.

Kadangi idealus dujų įstatymas neatsižvelgia į dujų dalelių dydžius, jis yra mažiau tikslus esant mažesniam dujų tankiui. Esant mažesniam tankiui, yra didesnis tūris ir slėgis, todėl atstumai tarp dujų dalelių tampa daug didesni nei dalelių dydis. Dėl to dalelių dydis nukrypsta nuo teorinių skaičiavimų.

Tarpmolekulinės jėgos tarp dujų dalelių apibūdina jėgas, kurias sukelia jėgų krūvio ir struktūros skirtumai. Šios jėgos apima dispersijos jėgas, jėgas tarp dipolių ar atomų krūvius tarp dujų dalelių. Tai sukelia atomų elektronų krūviai, priklausomai nuo to, kaip dalelės sąveikauja su savo aplinka tarp neelektrintų dalelių, tokių kaip tauriosios dujos.

Kita vertus, dipolio-dipolio jėgos yra nuolatiniai atomų ir molekulių krūviai, naudojami tarp polinių molekulių, tokių kaip formaldehidas. Galiausiai vandenilio jungtys apibūdina labai specifinį dipolio-dipolio jėgų atvejį, kai molekulės vandenilį sujungia su deguonimi, azotu, arba fluoras, kuris dėl atomų poliškumo skirtumų yra stipriausias iš šių jėgų ir sukelia savybes vandens.

Eksperimentiniu tankio matavimo metodu naudokite hidrometrą. Hidrometras yra prietaisas, kuris naudoja Archimedo principą savitajam svoriui matuoti. Šis principas teigia, kad skystyje plūduriuojantis objektas išstums vandens kiekį, lygų objekto svoriui. Išmatuota skalė hidrometro šone suteiks skysčio savitąjį svorį.

Užpildykite skaidrų indą benzinu ir atsargiai uždėkite hidrometrą ant benzino paviršiaus. Sukdami hidrometrą išstumkite visus oro burbuliukus ir leiskite stabilizuotis hidrometro padėčiai ant benzino paviršiaus. Labai svarbu pašalinti oro burbuliukus, nes jie padidins hidrometro plūdrumą.

Žiūrėkite hidrometrą taip, kad benzino paviršius būtų akių lygyje. Užrašykite vertę, susijusią su žymėjimu benzino paviršiaus lygyje. Turėsite užfiksuoti benzino temperatūrą, nes skysčio savitasis svoris skiriasi priklausomai nuo temperatūros. Išanalizuokite savitojo svorio rodmenis.

Benzino savitasis svoris yra nuo 0,71 iki 0,77, atsižvelgiant į tikslią jo sudėtį. Aromatiniai junginiai yra mažiau tankūs nei alifatiniai junginiai, todėl specifinis benzino svoris gali nurodyti santykinę šių junginių dalį benzine.

Kuo skiriasi dyzelinas ir benzinas? Benzinai paprastai gaminami iš angliavandenilių, kurie yra anglies grandinės, sujungtos kartu su vandenilio jonais, kurių ilgis svyruoja nuo keturių iki 12 anglies atomų vienoje molekulėje.

Benzininiuose varikliuose naudojamuose degaluose taip pat yra alkanų (sočiųjų angliavandenilių, tai reiškia, kad juose yra didžiausias vandenilio kiekis) atomai), cikloalkanai (angliavandenilių molekulės, išsidėsčiusios į žiedines žiedines formacijas) ir alkenai (nesotieji angliavandeniliai, turintys dvigubą obligacijos).

Dyzelinis kuras naudoja angliavandenilių grandines, kuriose yra didesnis anglies atomų skaičius, o vidutiniškai molekulėje yra 12 anglies atomų. Šios didesnės molekulės padidina garavimo temperatūrą ir tai, kaip prieš uždegant reikia daugiau energijos iš suspaudimo.

Iš naftos pagamintas dyzelinas taip pat turi cikloalkanų, taip pat benzolo žiedų, turinčių alkilo grupių, variantus. Benzeno žiedai yra šešiakampės struktūros, sudarytos iš šešių anglies atomų, o alkilo grupės yra išplėstos anglies-vandenilio grandinės, kurios išsišakoja nuo tokių molekulių kaip benzeno žiedai.

Dyzelinis kuras naudoja degalus, kad judėtų cilindro formos kamera, kuri vykdo suspaudimą, generuojantį energiją automobiliuose. Cilindras suspaudžiamas ir išsiplečia per keturtakčio variklio proceso etapus. Dyzeliniai ir benzininiai varikliai veikia naudodami keturtakčių variklių procesą, kuris apima įsiurbimą, suspaudimą, degimą ir išmetimą.

1. Per įsiurbimo žingsnį stūmoklis juda iš suspaudimo kameros viršaus į apačią taip, kad jis naudodamas per tai susidariusį slėgio skirtumą, į cilindrą traukia oro ir degalų mišinį procesą. Šiame etape vožtuvas lieka atidarytas taip, kad mišinys laisvai tekėtų.
2. Toliau, suspaudimo metu, stūmoklis presuoja mišinį pats, padidindamas slėgį ir generuodamas potencialią energiją. Vožtuvai uždaryti taip, kad mišinys liktų kameros viduje. Dėl to cilindro turinys įkaista. Dyzeliniai varikliai naudoja didesnį cilindrų kiekio suspaudimą nei benzininiai.
3. Degimo pakopa apima alkūninio veleno sukimąsi per variklio mechaninę energiją. Esant tokiai aukštai temperatūrai, ši cheminė reakcija yra savaiminė ir nereikalauja išorinės energijos. Uždegimo žvakė arba suspaudimo pakopos šiluma arba uždega mišinį.
4. Galiausiai išmetimo pakopoje stūmoklis grįžta į viršų su atidarytu išmetimo vožtuvu, kad procesas galėtų pasikartoti. Išmetimo vožtuvas leidžia varikliui pašalinti uždegtus degalus, kuriuos jis naudojo.

Benzininiai ir dyzeliniai varikliai naudoja vidaus degimą, kad gautų cheminę energiją, kuri paverčiama mechanine. Cheminė degimo energija benzininiams varikliams arba oro suspaudimas dyzeliniuose varikliuose paverčiama mechanine energija, judinančia variklio stūmoklį. Šis stūmoklio judėjimas skirtingais smūgiais sukuria jėgas, kurios maitina patį variklį.

Benzininiai arba benzininiai varikliai naudoja kibirkštinio uždegimo procesą, kad uždegtų oro ir degalų mišinį ir sukurti cheminę potencialią energiją, kuri variklio žingsnių metu paverčiama mechanine energija procesą.

Inžinieriai ir tyrėjai ieško efektyvių degalų taupymo būdų, kaip atlikti šiuos veiksmus ir reakcijas į juos taupyti kuo daugiau energijos, tuo pat metu liekant efektyviu benzino tikslais varikliai. Dyzeliniuose varikliuose arba uždegimo suspaudimu ("CI varikliai"), priešingai, naudojamas vidaus degimas, kuriame: degimo kameroje yra kuro užsiliepsnojimas, kurį sukelia aukšta temperatūra, kai kuras yra suspaustas.

Šį temperatūros padidėjimą lydi sumažėjęs tūris ir padidėjęs slėgis pagal įstatymus, kurie parodo, kaip keičiasi dujų kiekiai, pavyzdžiui, idealus dujų įstatymas:PV = nRT. Dėl šio įstatymoPyra spaudimas,Vyra tūris,nyra dujų molių skaičius,Ryra ideali dujų įstatymo konstanta irTyra temperatūra.

Nors teoriškai šios lygtys gali būti teisingos, praktiškai inžinieriai turi atsižvelgti į realaus pasaulio apribojimus pavyzdžiui, medžiaga, naudojama kuro varikliui gaminti, ir kaip kuras yra daug skystesnis, nei būtų grynos dujos būti.

Atliekant šiuos skaičiavimus, reikia atsižvelgti į tai, kaip benzininiuose varikliuose variklis suspaudžia degalų ir oro mišinį stūmokliais, o žvakės uždegia mišinį. Priešingai, prieš įpurškiant ir uždegant degalus, dyzeliniai varikliai pirmiausia suspaudžia orą.

Benzininiai automobiliai yra populiaresni Jungtinėse Amerikos Valstijose, o dyzeliniai automobiliai sudaro beveik pusę visų automobilių pardavimų Europos šalyse. Skirtumai tarp jų rodo, kaip benzino cheminės savybės suteikia jam transporto priemonės ir inžinerijos reikmėms reikalingų savybių.

Dyzeliniai automobiliai yra efektyvesni, kai greitkelyje yra rida, nes dyzelinis kuras turi daugiau energijos nei benzininis. Dyzelinių degalų varikliai taip pat turi didesnį sukimo momentą arba sukimosi jėgą, o tai reiškia, kad šie varikliai gali efektyviau įsibėgėti. Važiuojant per kitas vietoves, pavyzdžiui, miestus, dyzelino pranašumas yra ne toks reikšmingas.

Dyzelinį kurą taip pat paprastai sunkiau uždegti dėl mažesnio lakumo, medžiagos gebėjimo išgaruoti. Tačiau kai jis išgarinamas, jį lengviau uždegti, nes jo savitojo užsidegimo temperatūra yra žemesnė. Kita vertus, benzinui reikia uždegti žvakę.

JAV vargu ar yra skirtumas tarp benzino ir dyzelinio kuro. Kadangi dyzelinio kuro rida yra geresnė, jų sąnaudos, atsižvelgiant į nuvažiuotus kilometrus, yra geresnės. Inžinieriai taip pat išmatuoja automobilių variklių galingumą, naudodami arklio galias - galios matą. Nors dyzeliniai varikliai gali įsibėgėti ir suktis lengviau nei benzininiai, jų galia yra mažesnė.

Be didelio degalų vartojimo, dyzeliniai varikliai paprastai turi mažesnes degalų sąnaudas, geresnes tepimo savybes, didesnį energijos tankį keturtakčio variklio proceso metu, mažesnis degumas ir galimybė ekologiškiau naudoti biodyzeliną, ne naftos kurą draugiškas.