Hoe de dichtheid van benzine te meten?

Het meten van de dichtheid van benzine kan u een beter begrip geven van het gebruik van benzine voor verschillende doeleinden in verschillende soorten motoren.

De dichtheid van een vloeistof is de verhouding van de massa tot het volume. Deel de massa door het volume om het te berekenen. Als u bijvoorbeeld 1 gram benzine had van 1,33 cm³ in volume zou de dichtheid zijn:

De dichtheid van dieselbrandstof in de Verenigde Staten hangt af van de klasse 1D, 2D of 4D. 1D-brandstof is beter voor koud weer omdat het een lagere weerstand tegen stroming heeft. 2D-brandstoffen zijn beter voor warmere buitentemperaturen. 4D is beter voor motoren met een laag toerental. Hun dichtheden zijn respectievelijk 875 kg/m³, 849 kg/m³ en 959 kg/m³. De Europese dichtheid van diesel in kg/m^{3 .}varieert van 820 tot 845.

De dichtheid van benzine kan ook worden gedefinieerd met behulp van het soortelijk gewicht van benzine. Soortelijk gewicht is de dichtheid van een object in vergelijking met de maximale dichtheid van water. De maximale dichtheid van water is 1 g/ml bij ongeveer 4°C. Dit betekent dat als je de dichtheid in g/ml kent, die waarde het soortelijk gewicht van benzine moet zijn.

Een derde manier om de dichtheid van een gas te berekenen, maakt gebruik van de ideale gaswet:

waarinPis druk,Vis volume, n is het aantal mol,Ris de ideale gasconstante enTis de temperatuur van het gas. Het herschikken van deze vergelijking geeft u:nV = P/RT, waarbij de linkerkant een verhouding is tussenneeenV​.

Met deze vergelijking kun je de verhouding berekenen tussen het aantal mol gas dat beschikbaar is in een hoeveelheid gas en het volume. Het aantal mol kan vervolgens worden omgezet in massa met behulp van het atoom- of molecuulgewicht van de gasdeeltjes. Omdat deze methode bedoeld is voor gassen, zal benzine in vloeibare vorm veel afwijken van de resultaten van deze vergelijking.

Weeg een maatcilinder met behulp van een metrische schaal. Noteer deze hoeveelheid in grammen. Vul de cilinder met 100 ml benzine en weeg deze in grammen af ​​met de weegschaal. Trek de massa van de cilinder af van de massa van de cilinder wanneer deze benzine bevat. Dit is de massa van de benzine. Deel dit cijfer door het volume, 100 ml, om de dichtheid te krijgen.

Als u vergelijkingen kent voor dichtheid, soortelijk gewicht en de ideale gaswet, kunt u bepalen hoe de dichtheid varieert als functie van andere variabelen zoals temperatuur, druk en volume. Door een reeks metingen van deze grootheden te doen, kunt u de manier vinden waarop de dichtheid varieert als gevolg daarvan of hoe de dichtheid varieert als gevolg van een of twee van deze drie hoeveelheden, terwijl de andere hoeveelheid of hoeveelheden wordt vastgehouden constante. Dit is vaak handig voor praktische toepassingen waarbij u niet alle informatie over elke afzonderlijke gashoeveelheid weet.

Houd er rekening mee dat vergelijkingen zoals de ideale gaswet in theorie kunnen werken, maar in de praktijk geen rekening houden met de juiste gassen in de praktijk. De ideale gaswet houdt geen rekening met de moleculaire grootte en intermoleculaire aantrekkingskracht van de gasdeeltjes.

Omdat de ideale gaswet geen rekening houdt met de grootte van de gasdeeltjes, is deze minder nauwkeurig bij lagere gasdichtheden. Bij lagere dichtheden is er een groter volume en druk zodat de afstanden tussen gasdeeltjes veel groter worden dan de deeltjesgrootte. Hierdoor wijkt de deeltjesgrootte minder af van de theoretische berekeningen.

Intermoleculaire krachten tussen de gasdeeltjes beschrijven de krachten die veroorzaakt worden door verschillen in lading en structuur tussen de krachten. Deze krachten omvatten dispersiekrachten, krachten tussen de dipolen of ladingen van atomen tussen de gasdeeltjes. Deze worden veroorzaakt door de elektronenladingen van de atomen, afhankelijk van hoe de deeltjes interageren met hun omgeving tussen niet-geladen deeltjes zoals edelgassen.

Dipool-dipoolkrachten daarentegen zijn de permanente ladingen op de atomen en moleculen die worden gebruikt bij polaire moleculen zoals formaldehyde. Tenslotte beschrijven waterstofbruggen een zeer specifiek geval van dipool-dipoolkrachten waarbij moleculen waterstof gebonden hebben aan zuurstof, stikstof, of fluor die, vanwege het verschil in polariteit tussen de atomen, de sterkste van deze krachten zijn en aanleiding geven tot eigenschappen van water.

Gebruik een hydrometer als methode voor het experimenteel meten van de dichtheid. Een hydrometer is een apparaat dat het principe van Archimedes gebruikt om het soortelijk gewicht te meten. Dit principe houdt in dat een object dat in een vloeistof drijft een hoeveelheid water zal verplaatsen die gelijk is aan het gewicht van het object. Een gemeten schaal aan de zijkant van de hydrometer geeft het soortelijk gewicht van de vloeistof aan.

Vul een doorzichtige container met benzine en plaats de hydrometer voorzichtig op het oppervlak van de benzine. Draai de hydrometer om alle luchtbellen te verwijderen en laat de positie van de hydrometer op het oppervlak van de benzine stabiliseren. Het is essentieel dat de luchtbellen worden verwijderd, omdat ze het drijfvermogen van de hydrometer vergroten.

Bekijk de hydrometer zodat het oppervlak van de benzine zich op ooghoogte bevindt. Noteer de waarde die bij de markering hoort op het oppervlakteniveau van de benzine. U moet de temperatuur van de benzine registreren, aangezien het soortelijk gewicht van een vloeistof varieert met de temperatuur. Analyseer het soortelijk gewicht lezen.

Benzine heeft een soortelijk gewicht tussen 0,71 en 0,77, afhankelijk van de precieze samenstelling. Aromatische verbindingen zijn minder dicht dan alifatische verbindingen, dus het soortelijk gewicht van benzine kan het relatieve aandeel van deze verbindingen in de benzine aangeven.

Wat is het verschil tussen diesel en benzine? Benzines zijn over het algemeen gemaakt van koolwaterstoffen, dit zijn koolstofketens die aan elkaar zijn geketend met waterstofionen, die in lengte variëren van vier tot twaalf koolstofatomen per molecuul.

De brandstof die in benzinemotoren wordt gebruikt, bevat ook hoeveelheden alkanen (verzadigde koolwaterstoffen, wat betekent dat ze de maximale hoeveelheid waterstof bevatten). atomen), cycloalkanen (koolwaterstofmoleculen gerangschikt in cirkelvormige ringachtige formaties) en alkenen (onverzadigde koolwaterstoffen met dubbele obligaties).

Dieselbrandstof gebruikt koolwaterstofketens met een groter aantal koolstofatomen, met een gemiddelde van 12 koolstofatomen per molecuul. Deze grotere moleculen verhogen de verdampingstemperatuur en hoe het meer energie nodig heeft van compressie voordat het wordt ontstoken.

Diesel gemaakt van aardolie heeft ook cycloalkanen en variaties van benzeenringen met alkylgroepen. Benzeenringen zijn zeshoekige structuren van elk zes koolstofatomen, en alkylgroepen zijn verlengde koolstof-waterstofketens die zich vertakken van moleculen zoals benzeenringen.

Dieselbrandstof gebruikt een ontsteking van de brandstof om een ​​cilindrische kamer te verplaatsen die de compressie uitvoert die energie opwekt in auto's. De cilinder comprimeert en zet uit door de stappen van het viertaktmotorproces. Diesel- en benzinemotoren werken beide met behulp van een viertaktmotorproces dat inlaat, compressie, verbranding en uitlaat omvat.

1. Tijdens de inlaatstap beweegt de zuiger van de bovenkant van de compressiekamer naar de onderkant, zodat deze trekt een mengsel van lucht en brandstof in de cilinder met behulp van het drukverschil dat hierdoor wordt gegenereerd werkwijze. De klep blijft tijdens deze stap open zodat het mengsel vrij doorstroomt.
2. Vervolgens drukt de zuiger tijdens de compressiestap het mengsel in zichzelf, waardoor de druk toeneemt en potentiële energie wordt gegenereerd. Kleppen zijn zo gesloten dat het mengsel in de kamer blijft. Hierdoor wordt de cilinderinhoud verhit. Dieselmotoren gebruiken meer compressie van de cilinderinhoud dan benzinemotoren.
3. De verbrandingsstap omvat het draaien van de krukas door de mechanische energie van de motor. Bij zo'n hoge temperatuur is deze chemische reactie spontaan en is er geen externe energie nodig. Een bougie of de hitte van de compressiestap ontsteken het mengsel.
4. Ten slotte houdt de uitlaatstap in dat de zuiger terug naar boven beweegt met de uitlaatklep open, zodat het proces zich kan herhalen. Met de uitlaatklep kan de motor de ontstoken brandstof verwijderen die hij heeft gebruikt.

Benzine- en dieselmotoren gebruiken interne verbranding om chemische energie op te wekken die wordt omgezet in mechanische energie. De chemische energie van verbranding voor benzinemotoren of luchtcompressie in dieselmotoren wordt omgezet in mechanische energie die de zuiger van de motor beweegt. Deze beweging van de zuiger door verschillende slagen creëert krachten die de motor zelf aandrijven.

Benzinemotoren of benzinemotoren gebruiken een vonkontstekingsproces om een ​​mengsel van lucht en brandstof te ontsteken en scheppen chemische potentiële energie die wordt omgezet in mechanische energie tijdens de stappen van de motor werkwijze.

Ingenieurs en onderzoekers zoeken naar brandstofefficiënte methoden om deze stappen en reacties uit te voeren op: zoveel mogelijk energie besparen en toch effectief blijven voor de doeleinden van benzine motoren. Dieselmotoren of compressieontstekingsmotoren ("CI-motoren") gebruiken daarentegen een interne verbranding waarbij: de verbrandingskamer herbergt de brandstofontsteking veroorzaakt door hoge temperaturen wanneer de brandstof wordt gecomprimeerd.

Deze temperatuurstijgingen gaan gepaard met een verminderd volume en een verhoogde druk in overeenstemming met wetten die aantonen hoe gashoeveelheden veranderen, zoals de ideale gaswet:PV = nRT. Voor deze wetPis druk,Vis volume,neeis het aantal mol van het gas,Ris de ideale gaswetconstante enTis temperatuur.

Hoewel deze vergelijkingen in theorie waar kunnen zijn, moeten ingenieurs in de praktijk rekening houden met echte beperkingen zoals het materiaal dat is gebruikt om de verbrandingsmotor te bouwen en hoe de brandstof veel vloeibaarder is dan een zuiver gas zou worden.

Deze berekeningen moeten verklaren hoe, in benzinemotoren, de motor het brandstof-luchtmengsel comprimeert met behulp van zuigers en de bougies het mengsel ontsteken. Dieselmotoren daarentegen comprimeren eerst de lucht voordat ze de brandstof injecteren en ontsteken.

Benzineauto's zijn populairder in de Verenigde Staten, terwijl dieselauto's bijna de helft van alle autoverkopen in Europese landen uitmaken. De verschillen tussen beide laten zien hoe de chemische eigenschappen van benzine het de kwaliteiten geven die nodig zijn voor voertuig- en technische doeleinden.

Dieselauto's zijn zuiniger met kilometers op de snelweg omdat diesel meer energie heeft dan benzine. Automotoren op dieselbrandstof hebben ook meer koppel of rotatiekracht in hun motoren, wat betekent dat deze motoren efficiënter kunnen accelereren. Bij het rijden door andere gebieden, zoals steden, is het dieselvoordeel minder groot.

Dieselbrandstof is doorgaans ook moeilijker te ontsteken vanwege de lagere vluchtigheid, het vermogen van een stof om te verdampen. Wanneer het echter is verdampt, is het gemakkelijker te ontsteken omdat het een lagere zelfontbrandingstemperatuur heeft. Benzine daarentegen heeft een bougie nodig om te ontsteken.

Er is nauwelijks een kostenverschil tussen benzine en diesel in de Verenigde Staten. Omdat dieselbrandstoffen een beter kilometrage hebben, zijn hun kosten met betrekking tot gereden kilometers beter. Ingenieurs meten ook het vermogen van automotoren met behulp van paardenkracht, een maatstaf voor vermogen. Hoewel dieselmotoren gemakkelijker kunnen accelereren en draaien dan benzinemotoren, hebben ze een lager vermogen.

Naast een hoog brandstofverbruik hebben dieselmotoren doorgaans lagere brandstofkosten, betere smeereigenschappen en een grotere energiedichtheid density tijdens het viertaktmotorproces, minder ontvlambaarheid en de mogelijkheid om biodiesel, niet-petroleumbrandstof te gebruiken die milieuvriendelijker is vriendelijk.