Como medir a densidade da gasolina

Medir a densidade da gasolina pode dar a você uma melhor compreensão dos usos da gasolina para vários fins em diferentes tipos de motores.

A densidade de um líquido é a relação entre sua massa e volume. Divida a massa pelo seu volume para calculá-lo. Por exemplo, se você tivesse 1 grama de gasolina que mede 1,33 cm³ em volume, a densidade seria:

A densidade do combustível diesel nos Estados Unidos depende de sua classe 1D, 2D ou 4D. O combustível 1D é melhor para climas frios porque tem menor resistência ao fluxo. Combustíveis 2D são melhores para temperaturas externas mais quentes. 4D é melhor para motores de baixa velocidade. Suas densidades, respectivamente, são 875 kg / m³, 849 kg / m³ e 959 kg / m³. A densidade europeia do diesel em kg / m^{3 .}varia de 820 a 845.

A densidade da gasolina também pode ser definida usando a gravidade específica da gasolina. A gravidade específica é a densidade de um objeto em comparação com a densidade máxima da água. A densidade máxima da água é de 1 g / ml a cerca de 4 ° C. Isso significa que, se você conhece a densidade em g / ml, esse valor deve ser o peso específico da gasolina.

Uma terceira forma de calcular a densidade de um gás usa a lei dos gases ideais:

no qualPé pressão,Vé o volume, n é o número de moles,Ré a constante de gás ideal eTé a temperatura do gás. Reorganizar esta equação dá a vocênV = P / RT, em que o lado esquerdo é uma proporção entreneV​.

Usando esta equação, você pode calcular a razão entre o número de moles de gás que estão disponíveis em uma quantidade de gás e o volume. O número de moles pode então ser convertido em massa usando o peso atômico ou molecular das partículas de gás. Como esse método se destina a gases, a gasolina na forma líquida se desviará muito dos resultados dessa equação.

Pesar um cilindro graduado usando uma escala métrica. Registre essa quantidade em gramas. Encha o cilindro com 100 ml de gasolina e pese em gramas com a balança. Subtraia a massa do cilindro da massa do cilindro quando ele contiver gasolina. Essa é a massa da gasolina. Divida este valor pelo volume, 100 ml, para obter a densidade.

Conhecendo as equações de densidade, gravidade específica e lei dos gases ideais, é possível determinar como a densidade varia em função de outras variáveis ​​como temperatura, pressão e volume. Fazer uma série de medições dessas quantidades permite que você descubra como a densidade varia como resultado delas ou como densidade varia como resultado de uma ou duas dessas três quantidades, enquanto a outra quantidade ou quantidades são mantidas constante. Isso geralmente é útil para aplicações práticas nas quais você não conhece todas as informações sobre cada quantidade de gás.

Lembre-se de que equações como a lei dos gases ideais podem funcionar na teoria, mas, na prática, não levam em consideração a adequação dos gases na prática. A lei dos gases ideais não leva em consideração o tamanho molecular e as atrações intermoleculares das partículas de gás.

Como a lei dos gases ideais não leva em consideração o tamanho das partículas do gás, ela é menos precisa em densidades mais baixas de gás. Em densidades mais baixas, há maior volume e pressão, de modo que as distâncias entre as partículas de gás se tornam muito maiores do que o tamanho das partículas. Isso torna o tamanho da partícula um desvio menor dos cálculos teóricos.

As forças intermoleculares entre as partículas de gás descrevem as forças causadas por diferenças de carga e estrutura entre as forças. Essas forças incluem forças de dispersão, forças entre os dipolos ou cargas de átomos entre as partículas de gás. Eles são causados ​​pelas cargas de elétrons dos átomos, dependendo de como as partículas interagem com seu ambiente entre as partículas não carregadas, como os gases nobres.

As forças dipolo-dipolo, por outro lado, são as cargas permanentes nos átomos e moléculas usadas entre as moléculas polares, como o formaldeído. Finalmente, as ligações de hidrogênio descrevem um caso muito específico de forças dipolo-dipolo em que as moléculas têm ligações de hidrogênio ao oxigênio, nitrogênio, ou flúor que, devido à diferença de polaridade entre os átomos, são as mais fortes dessas forças e dão origem às qualidades de agua.

Use um densímetro como método de medição experimental da densidade. Um hidrômetro é um dispositivo que usa o princípio de Arquimedes para medir a gravidade específica. Este princípio sustenta que um objeto flutuando em um líquido irá deslocar uma quantidade de água igual ao peso do objeto. Uma escala medida na lateral do hidrômetro fornecerá a gravidade específica do líquido.

Encha um recipiente transparente com gasolina e coloque cuidadosamente o hidrômetro na superfície da gasolina. Gire o hidrômetro para desalojar todas as bolhas de ar e permitir que a posição do hidrômetro na superfície da gasolina se estabilize. É essencial que as bolhas de ar sejam removidas, pois aumentam a flutuabilidade do hidrômetro.

Visualize o hidrômetro de modo que a superfície da gasolina fique no nível dos olhos. Registre o valor associado à marcação no nível da superfície da gasolina. Você precisará registrar a temperatura da gasolina, pois a gravidade específica de um líquido varia com a temperatura. Analise a leitura da gravidade específica.

A gasolina tem um peso específico entre 0,71 e 0,77, dependendo de sua composição precisa. Os compostos aromáticos são menos densos que os compostos alifáticos, de modo que a gravidade específica da gasolina pode indicar a proporção relativa desses compostos na gasolina.

Qual é a diferença entre diesel e gasolina? As gasolinas são geralmente feitas de hidrocarbonetos, que são cadeias de carbonos encadeadas com íons de hidrogênio, que variam em comprimento de quatro a 12 átomos de carbono por molécula.

O combustível usado nos motores a gasolina também contém quantidades de alcanos (hidrocarbonetos saturados, o que significa que eles têm a quantidade máxima de hidrogênio átomos), cicloalcanos (moléculas de hidrocarbonetos dispostas em formações semelhantes a anéis circulares) e alcenos (hidrocarbonetos insaturados que têm dupla títulos).

O óleo diesel usa cadeias de hidrocarbonetos com maior número de átomos de carbono, com a média de 12 átomos de carbono por molécula. Essas moléculas maiores aumentam sua temperatura de evaporação e como ela requer mais energia da compressão antes de inflamar.

O diesel feito de petróleo também possui cicloalcanos, bem como variações de anéis de benzeno que possuem grupos alquil. Os anéis de benzeno são estruturas semelhantes a hexágonos de seis átomos de carbono cada, e os grupos alquil são cadeias de carbono-hidrogênio estendidas que se ramificam de moléculas como os anéis de benzeno.

O óleo diesel utiliza a ignição do combustível para movimentar uma câmara cilíndrica que realiza a compressão que gera energia nos automóveis. O cilindro se comprime e se expande por meio das etapas do processo do motor de quatro tempos. Os motores a diesel e a gasolina funcionam usando um processo de motor de quatro tempos que envolve admissão, compressão, combustão e escapamento.

1. Durante a etapa de admissão, o pistão se move do topo da câmara de compressão para o fundo de modo que puxa uma mistura de ar e combustível para o cilindro usando a diferença de pressão gerada por este processar. A válvula permanece aberta durante esta etapa para que a mistura flua livremente.
2. A seguir, durante a etapa de compressão, o pistão pressiona a mistura em si, aumentando a pressão e gerando energia potencial. As válvulas são fechadas de forma que a mistura permaneça dentro da câmara. Isso faz com que o conteúdo do cilindro aqueça. Os motores a diesel usam mais compressão do conteúdo do cilindro do que os motores a gasolina.
3. A etapa de combustão envolve girar o virabrequim por meio da energia mecânica do motor. Com uma temperatura tão alta, essa reação química é espontânea e não requer energia externa. Uma vela de ignição ou o calor da etapa de compressão acendem a mistura.
4. Finalmente, a etapa de exaustão envolve o movimento do pistão de volta para o topo com a válvula de exaustão aberta de modo que o processo possa se repetir. A válvula de escape permite que o motor remova o combustível inflamado que foi usado.

Os motores a gasolina e a diesel usam combustão interna para gerar energia química que é convertida em energia mecânica. A energia química de combustão para motores a gasolina ou compressão de ar em motores a diesel é convertida em energia mecânica que move o pistão do motor. Esse movimento do pistão por meio de diferentes cursos cria forças que acionam o próprio motor.

Motores a gasolina ou motores a gasolina usam um processo de ignição por centelha para inflamar uma mistura de ar e combustível e criar energia potencial química que é convertida em energia mecânica durante as etapas do motor processar.

Engenheiros e pesquisadores procuram métodos eficientes em termos de combustível para realizar essas etapas e reações para conservar o máximo de energia possível, permanecendo eficaz para fins de gasolina motores. Os motores a diesel ou ignição por compressão ("motores CI"), por outro lado, usam uma combustão interna em que a câmara de combustão abriga a ignição do combustível causada por altas temperaturas quando o combustível é comprimido.

Esses aumentos de temperatura são acompanhados por diminuição do volume e aumento da pressão de acordo com as leis que demonstram como as quantidades de gás mudam, como a lei dos gases ideais:PV = nRT. Por esta lei,Pé pressão,Vé o volume,né o número de mols do gás,Ré a constante da lei do gás ideal eTé a temperatura.

Embora essas equações possam ser verdadeiras na teoria, na prática os engenheiros devem levar em consideração as restrições do mundo real como o material usado para construir o motor de combustão e como o combustível é muito mais líquido do que um gás puro ser.

Esses cálculos devem levar em conta como, nos motores a gasolina, o motor comprime a mistura ar-combustível usando pistões e as velas de ignição acendem a mistura. Os motores a diesel, por outro lado, comprimem o ar primeiro, antes de injetar e inflamar o combustível.

Os carros a gasolina são mais populares nos Estados Unidos, enquanto os carros a diesel representam quase a metade de todas as vendas de carros nos países europeus. As diferenças entre eles mostram como as propriedades químicas da gasolina conferem a ela as qualidades necessárias para fins veiculares e de engenharia.

Os carros a diesel são mais eficientes em termos de quilometragem na rodovia porque o óleo diesel tem mais energia do que a gasolina. Os motores de automóveis movidos a diesel também têm mais torque, ou força rotacional, em seus motores, o que significa que esses motores podem acelerar com mais eficiência. Ao dirigir por outras áreas, como cidades, a vantagem do diesel é menos significativa.

O combustível diesel também é normalmente mais difícil de acender por causa de sua menor volatilidade, a capacidade de uma substância de evaporar. Quando evaporado, no entanto, é mais fácil acender porque tem temperatura de autoignição mais baixa. A gasolina, por outro lado, requer uma vela de ignição para acender.

Quase não há diferença de custo entre a gasolina e os combustíveis diesel nos Estados Unidos. Como os combustíveis diesel têm melhor quilometragem, seu custo em relação às milhas percorridas é melhor. Os engenheiros também medem a potência dos motores dos automóveis usando cavalos de força, uma medida de potência. Embora os motores a diesel possam acelerar e girar mais facilmente do que os a gasolina, eles têm uma potência de saída menor.

Junto com a alta eficiência de combustível, os motores a diesel normalmente têm custos de combustível mais baixos, melhores propriedades de lubrificação, maior densidade de energia durante o processo do motor de quatro tempos, menos inflamabilidade e a capacidade de usar biodiesel não-petróleo combustível que é mais ambientalmente amigáveis.