Kā izmērīt benzīna blīvumu

Mērot benzīna blīvumu, varat labāk izprast benzīna izmantošanu dažādiem mērķiem dažādu veidu motoros.

Šķidruma blīvums ir tā masas un tilpuma attiecība. Lai to aprēķinātu, sadaliet masu pēc tilpuma. Piemēram, ja jums bija 1 grams benzīna, kura izmērs ir 1,33 cm³ pēc tilpuma blīvums būtu:

Dīzeļdegvielas blīvums Amerikas Savienotajās Valstīs ir atkarīgs no tā 1D, 2D vai 4D klases. 1D degviela ir labāka aukstam laikam, jo ​​tai ir mazāka pretestība plūsmai. 2D degviela ir labāka siltākai ārējai temperatūrai. 4D ir labāks maza ātruma motoriem. To blīvums ir attiecīgi 875 kg / m³, 849 kg / m³ un 959 kg / m³. Eiropas dīzeļdegvielas blīvums kg / m^{3 .}svārstās no 820 līdz 845.

Benzīna blīvumu var noteikt arī, izmantojot benzīna īpatnējo svaru. Īpatnējais svars ir objekta blīvums salīdzinājumā ar maksimālo ūdens blīvumu. Maksimālais ūdens blīvums ir 1 g / ml aptuveni 4 ° C temperatūrā. Tas nozīmē, ja jūs zināt blīvumu g / ml, šai vērtībai jābūt benzīna īpatnējam svaram.

Trešais veids, kā aprēķināt gāzes blīvumu, izmanto ideālo gāzes likumu:

kurāPir spiediens,Vir tilpums, n ir molu skaits,Rir ideāla gāzes konstante unTir gāzes temperatūra. Pārkārtojot šo vienādojumu, jūs iegūstatnV = P / RT, kurā kreisajā pusē ir attiecība starpnunV​.

Izmantojot šo vienādojumu, jūs varat aprēķināt attiecību starp pieejamo gāzes daudzumu un tilpumu. Pēc tam molu skaitu var pārveidot par masu, izmantojot gāzes daļiņu atomu vai molekulmasu. Tā kā šī metode ir paredzēta gāzēm, benzīns šķidrā veidā daudz atšķirsies no šī vienādojuma rezultātiem.

Nosver graduētu cilindru, izmantojot metrisko skalu. Reģistrē šo daudzumu gramos. Piepildiet balonu ar 100 ml benzīna un nosveriet to gramos ar skalu. Atņemiet balona masu no cilindra masas, kad tajā ir benzīns. Šī ir benzīna masa. Daliet šo skaitli ar tilpumu, 100 ml, lai iegūtu blīvumu.

Zinot blīvuma, īpatnējā svara un ideālā gāzes likuma vienādojumus, jūs varat noteikt, kā blīvums mainās atkarībā no citiem mainīgajiem lielumiem, piemēram, temperatūras, spiediena un tilpuma. Veicot šo lielumu mērījumu sēriju, jūs varat atrast veidu, kā blīvums mainās to rezultātā vai kā blīvums mainās viena vai divu no šiem trim daudzumiem rezultātā, bet otrs daudzums vai daudzumi tiek turēti nemainīgs. Tas bieži vien ir noderīgs praktiskām vajadzībām, kurās jūs nezināt visu informāciju par katru atsevišķo gāzes daudzumu.

Paturiet prātā, ka vienādojumi, piemēram, ideālais gāzes likums, teorētiski var darboties, taču praksē tie praktiski neattiecas uz gāzu īpatnībām. Ideālā gāzes likumā nav ņemts vērā gāzes daļiņu molekulārais lielums un starpmolekulārās pievilcības.

Tā kā ideālā gāzes likumā nav ņemti vērā gāzes daļiņu izmēri, tas ir mazāk precīzs zemākā gāzes blīvumā. Pie mazāka blīvuma ir lielāks tilpums un spiediens tā, ka attālumi starp gāzes daļiņām kļūst daudz lielāki nekā daļiņu izmēri. Tas padara daļiņu izmēru mazāku par novirzi no teorētiskajiem aprēķiniem.

Starpmolekulārie spēki starp gāzes daļiņām raksturo spēkus, ko izraisa spēku lādiņa un struktūras atšķirības. Šie spēki ietver dispersijas spēkus, spēkus starp dipoliem vai atomu lādiņiem starp gāzes daļiņām. Tos izraisa atomu elektronu lādiņi atkarībā no tā, kā daļiņas mijiedarbojas ar savu vidi starp neuzlādētām daļiņām, piemēram, cēlgāzēm.

Dipola-dipola spēki, no otras puses, ir pastāvīgie lādiņi uz atomiem un molekulām, ko izmanto starp polārajām molekulām, piemēram, formaldehīdu. Visbeidzot, ūdeņraža saites apraksta ļoti specifisku dipola-dipola spēku gadījumu, kad molekulas ir ūdeņradī saistītas ar skābekli, slāpekli, vai fluors, kas, pateicoties atomu polaritātes atšķirībām, ir spēcīgākais no šiem spēkiem un rada īpašības ūdens.

Izmantojiet hidrometru kā metodi eksperimentālai blīvuma mērīšanai. Hidrometrs ir ierīce, kas izmanto Arhimēda principu, lai izmērītu īpatnējo svaru. Šis princips nosaka, ka objekts, kas peld šķidrumā, izspiedīs ūdens daudzumu, kas ir vienāds ar objekta svaru. Izmērītā skala hidrometra malā nodrošinās šķidruma īpatnējo svaru.

Uzpildiet caurspīdīgu trauku ar benzīnu un uzmanīgi novietojiet hidrometru uz benzīna virsmas. Pagrieziet hidrometru, lai izspiestu visus gaisa burbuļus, un ļaujiet stabilizēties hidrometra stāvoklim uz benzīna virsmas. Ir svarīgi noņemt gaisa burbuļus, jo tie palielinās hidrometra peldspēju.

Skatiet hidrometru tā, lai benzīna virsma būtu acu līmenī. Pierakstiet vērtību, kas saistīta ar marķējumu benzīna virsmas līmenī. Jums būs jāreģistrē benzīna temperatūra, jo šķidruma īpatnējais svars mainās atkarībā no temperatūras. Analizējiet īpatnējā svara rādījumu.

Benzīna īpatnējais svars ir no 0,71 līdz 0,77 atkarībā no tā precīzā sastāva. Aromātiskie savienojumi ir mazāk blīvi nekā alifātiskie savienojumi, tāpēc benzīna īpatnējais svars var norādīt šo savienojumu relatīvo proporciju benzīnā.

Kāda ir atšķirība starp dīzeļdegvielu un benzīnu? Benzīnus parasti ražo no ogļūdeņražiem, kas ir ogļu virknes, kas savienotas kopā ar ūdeņraža joniem, kuru garums svārstās no četriem līdz 12 oglekļa atomiem uz vienu molekulu.

Benzīna dzinējos izmantotajā degvielā ir arī alkānu daudzums (piesātināti ogļūdeņraži, tas nozīmē, ka tajos ir maksimālais ūdeņraža daudzums atomi), cikloalkāni (ogļūdeņraža molekulas, kas izvietotas apļveida gredzenveida veidojumos) un alkēni (nepiesātināti ogļūdeņraži, kuriem ir obligācijas).

Dīzeļdegvielā tiek izmantotas ogļūdeņraža ķēdes, kurās ir lielāks oglekļa atomu skaits, vidēji uz vienu molekulu - 12 oglekļa atomi. Šīs lielākās molekulas palielina iztvaikošanas temperatūru un to, kā pirms aizdedzināšanas ir nepieciešama lielāka enerģija no saspiešanas.

No naftas izgatavotajā dīzeļdegvielā ir arī cikloalkāni, kā arī benzola gredzenu variācijas, kurās ir alkilgrupas. Benzola gredzeni ir sešstūrveida struktūras ar sešiem oglekļa atomiem katrā, un alkilgrupas ir pagarinātas oglekļa-ūdeņraža ķēdes, kas sazarojas no molekulām, piemēram, benzola gredzeniem.

Dīzeļdegviela izmanto degvielas aizdedzi, lai pārvietotu cilindriskas formas kameru, kas veic saspiešanu, kas rada enerģiju automašīnās. Cilindrs saspiež un izplešas, veicot četrtaktu motora procesa posmus. Dīzeļdzinēji un benzīna motori darbojas, izmantojot četrtaktu motora procesu, kas ietver ieplūdi, saspiešanu, sadedzināšanu un izplūdi.

1. Ieplūdes laikā virzulis virzās no saspiešanas kameras augšas uz leju tā, lai tas virzītos ievada gaisa un degvielas maisījumu cilindrā, izmantojot caur to radīto spiediena starpību process. Šajā posmā vārsts paliek atvērts tā, ka maisījums brīvi plūst cauri.
2. Pēc tam saspiešanas laikā virzulis pats nospiež maisījumu, palielinot spiedienu un radot potenciālu enerģiju. Vārsti ir aizvērti tā, ka maisījums paliek kamerā. Tas izraisa cilindra satura uzkarsēšanu. Dīzeļdzinēji izmanto lielāku cilindru satura saspiešanu nekā benzīna dzinēji.
3. Degšanas solis ietver kloķvārpstas pagriešanu caur motora mehānisko enerģiju. Pie tik augstas temperatūras šī ķīmiskā reakcija notiek spontāni un neprasa ārēju enerģiju. Aizdedzes svece vai saspiešanas pakāpes siltums vai nu aizdedzina maisījumu.
4. Visbeidzot, izplūdes pakāpē virzulis virzās atpakaļ uz augšu ar atvērtu izplūdes vārstu, lai process varētu atkārtoties. Izplūdes vārsts ļauj motoram noņemt aizdedzināto degvielu, ko tas ir izmantojis.

Benzīna un dīzeļdzinēji izmanto iekšdedzi, lai radītu ķīmisko enerģiju, kas tiek pārveidota par mehānisko enerģiju. Ķīmiska degšanas enerģija benzīna motoriem vai gaisa saspiešana dīzeļdzinējos tiek pārveidota par mehānisko enerģiju, kas pārvieto dzinēja virzuli. Šī virzuļa kustība ar dažādiem gājieniem rada spēkus, kas darbina pašu motoru.

Benzīna dzinēji vai benzīna dzinēji izmanto dzirksteļaizdedzes procesu, lai aizdedzinātu gaisa un degvielas maisījumu un radīt ķīmisko potenciālo enerģiju, kas motora darbību laikā tiek pārveidota par mehānisko enerģiju process.

Inženieri un pētnieki meklē degvielu taupošas metodes, kā veikt šīs darbības un reakcijas uz tām patērē pēc iespējas vairāk enerģijas, vienlaikus saglabājot efektivitāti benzīna vajadzībām dzinēji. Savukārt dīzeļdzinējiem vai kompresijaizdedzes motoriem ("CI motori") izmanto iekšdedzi, kurā: sadegšanas kamerā atrodas degvielas aizdegšanās, ko izraisa augsta temperatūra, kad degviela ir saspiesta.

Šiem temperatūras paaugstinājumiem pievieno samazinātu tilpumu un paaugstinātu spiedienu saskaņā ar likumiem, kas parāda, kā mainās gāzes daudzumi, piemēram, ideāls gāzes likums:PV = nRT. Šim likumamPir spiediens,Vir tilpums,nir gāzes molu skaits,Rir ideāla gāzes likumu konstante unTir temperatūra.

Lai gan teorijā šie vienādojumi var būt patiesi, praksē inženieriem ir jāņem vērā reālās pasaules ierobežojumi piemēram, materiāls, ko izmanto iekšdedzes dzinēja izgatavošanai, un kā degviela ir daudz šķidrāka nekā tīra gāze būt.

Šajos aprēķinos jāņem vērā, kā benzīna motoros motors saspiež degvielas un gaisa maisījumu, izmantojot virzuļus, un aizdedzes sveces aizdedzina šo maisījumu. Savukārt dīzeļdzinēji pirms degvielas iesmidzināšanas un aizdedzināšanas vispirms saspiež gaisu.

Benzīna automašīnas ir populārākas Amerikas Savienotajās Valstīs, savukārt dīzeļdzinēju automobiļi veido gandrīz pusi no visu automašīnu pārdošanas Eiropas valstīs. Atšķirības starp tām parāda, kā benzīna ķīmiskās īpašības piešķir tam īpašības, kas nepieciešamas transportlīdzekļu un inženierijas vajadzībām.

Dīzeļdzinēju automašīnas ir efektīvākas ar nobraukumu uz šosejas, jo dīzeļdegvielai ir vairāk enerģijas nekā benzīna degvielai. Automobiļu dzinējiem ar dīzeļdegvielu ir arī lielāks griezes moments jeb rotācijas spēks, kas nozīmē, ka šie dzinēji var efektīvāk paātrināties. Braucot pa citām teritorijām, piemēram, pilsētām, dīzeļdegvielas priekšrocība ir mazāk nozīmīga.

Dīzeļdegvielu parasti ir arī grūtāk aizdedzināt, jo tai ir mazāka gaistamība, vielas spēja iztvaikot. Kad tas ir iztvaikojis, to ir vieglāk aizdedzināt, jo tam ir zemāka pašaizdegšanās temperatūra. Savukārt benzīnam ir nepieciešama aizdedzes svece.

Amerikas Savienotajās Valstīs gandrīz nav atšķirību starp benzīnu un dīzeļdegvielu. Tā kā dīzeļdegvielai ir labāki nobraukumi, to izmaksas attiecībā uz nobrauktajām jūdzēm ir labākas. Inženieri mēra arī automobiļu dzinēju jaudu, izmantojot zirgspēku - jaudas mērījumu. Lai gan dīzeļdzinēji var paātrināties un griezties vieglāk nekā benzīna, tiem ir mazāka jauda.

Līdz ar augstu degvielas patēriņa efektivitāti dīzeļdzinējiem parasti ir zemākas degvielas izmaksas, labākas eļļošanas īpašības, lielāks enerģijas blīvums četrtaktu motora procesā mazāka uzliesmojamība un spēja izmantot biodīzeļdegvielu, kas nav naftas degviela, kas ir videi draudzīgāka draudzīgs.