Как измерить плотность бензина

Измерение плотности бензина может дать вам лучшее представление об использовании бензина для различных целей в различных типах двигателей.

Плотность жидкости - это отношение ее массы к объему. Чтобы рассчитать, разделите массу на ее объем. Например, если у вас был 1 грамм бензина размером 1,33 см.³ по объему плотность будет:

Плотность дизельного топлива в США зависит от его класса 1D, 2D или 4D. Топливо 1D лучше подходит для холодной погоды, поскольку оно имеет меньшее сопротивление потоку. 2D-топливо лучше подходит для более теплых наружных температур. 4D лучше подходит для тихоходных двигателей. Их плотности соответственно составляют 875 кг / м3.³, 849 кг / м³ и 959 кг / м³. Европейская плотность дизеля в кг / м^{3 .}колеблется от 820 до 845.

Плотность бензина также можно определить с помощью удельного веса бензина. Удельный вес - это плотность объекта по сравнению с максимальной плотностью воды. Максимальная плотность воды составляет 1 г / мл при температуре около 4 ° C. Это означает, что если вы знаете плотность в г / мл, это значение должно быть удельным весом бензина.

Третий способ вычисления плотности газа использует закон идеального газа:

в которомпэто давление,V- объем, n - количество молей,р- постоянная идеального газа иТтемпература газа. Изменив это уравнение, вы получитеnV = P / RT, в котором левая часть представляет собой соотношение междупа такжеV​.

Используя это уравнение, вы можете рассчитать соотношение между количеством молей газа, имеющихся в количестве газа, и его объемом. Затем количество молей можно преобразовать в массу, используя атомную или молекулярную массу частиц газа. Поскольку этот метод предназначен для газов, бензин в жидкой форме будет сильно отличаться от результатов этого уравнения.

Взвесьте градуированный цилиндр с помощью метрических весов. Запишите это количество в граммах. Залейте в баллон 100 мл бензина и взвесьте его в граммах с помощью весов. Вычтите массу цилиндра из массы цилиндра, если он содержит бензин. Это масса бензина. Разделите это число на объем, 100 мл, чтобы получить плотность.

Зная уравнения для плотности, удельного веса и закона идеального газа, вы можете определить, как плотность изменяется в зависимости от других переменных, таких как температура, давление и объем. Проведя серию измерений этих величин, вы сможете определить, как плотность изменяется в результате этих величин или как плотность варьируется в результате одного или двух из этих трех количеств, в то время как другое количество или количества удерживаются постоянный. Это часто удобно для практических приложений, в которых вы не знаете всей информации о каждом количестве газа.

Имейте в виду, что уравнения, такие как закон идеального газа, могут работать в теории, но на практике они не учитывают свойства газов на практике. Закон идеального газа не учитывает размер молекул и межмолекулярное притяжение частиц газа.

Поскольку закон идеального газа не учитывает размеры частиц газа, он менее точен при более низкой плотности газа. При более низких плотностях объем и давление больше, так что расстояния между частицами газа становятся намного больше, чем размер частиц. Это уменьшает отклонение от теоретических расчетов по размеру частиц.

Межмолекулярные силы между частицами газа описывают силы, вызванные различиями в заряде и структуре между силами. Эти силы включают в себя дисперсионные силы, силы между диполями или заряды атомов среди частиц газа. Они вызваны электронными зарядами атомов в зависимости от того, как частицы взаимодействуют с окружающей средой среди незаряженных частиц, таких как благородные газы.

С другой стороны, диполь-дипольные силы - это постоянные заряды на атомах и молекулах, которые используются среди полярных молекул, таких как формальдегид. Наконец, водородные связи описывают очень специфический случай диполь-дипольных сил, в котором молекулы имеют водородную связь с кислородом, азотом, или фтор, который из-за разницы в полярности между атомами является самой сильной из этих сил и дает свойства вода.

Используйте ареометр как метод экспериментального измерения плотности. Ареометр - это устройство, которое использует принцип Архимеда для измерения удельного веса. Этот принцип гласит, что объект, плавающий в жидкости, вытесняет количество воды, равное весу объекта. Шкала измерения на боковой стороне ареометра покажет удельный вес жидкости.

Наполните прозрачную емкость бензином и осторожно поместите ареометр на поверхность бензина. Вращайте ареометр, чтобы вытеснить все пузырьки воздуха и подождать, пока положение ареометра на поверхности бензина стабилизируется. Важно удалить пузырьки воздуха, поскольку они увеличивают плавучесть ареометра.

Смотрите на ареометр так, чтобы поверхность бензина находилась на уровне глаз. Запишите значение, связанное с маркировкой на уровне поверхности бензина. Вам нужно будет записать температуру бензина, поскольку удельный вес жидкости зависит от температуры. Проанализируйте значение удельного веса.

Бензин имеет удельный вес от 0,71 до 0,77, в зависимости от его точного состава. Ароматические соединения менее плотны, чем алифатические соединения, поэтому удельный вес бензина может указывать на относительную долю этих соединений в бензине.

В чем разница между дизелем и бензином? Бензины обычно состоят из углеводородов, которые представляют собой цепочки углеродов, связанных вместе с ионами водорода, длина которых колеблется от четырех до 12 атомов углерода на молекулу.

Топливо, используемое в бензиновых двигателях, также содержит количество алканов (насыщенных углеводородов, то есть в них содержится максимальное количество водорода. атомов), циклоалканы (молекулы углеводородов, расположенные в кольцевидных образованиях) и алкены (ненасыщенные углеводороды, которые имеют двойные облигации).

В дизельном топливе используются углеводородные цепи с большим числом атомов углерода, в среднем 12 атомов углерода на молекулу. Эти более крупные молекулы увеличивают его температуру испарения и увеличивают потребность в энергии от сжатия перед воспламенением.

Дизельное топливо, полученное из нефти, также содержит циклоалканы, а также разновидности бензольных колец, которые имеют алкильные группы. Бензольные кольца представляют собой гексагоноподобные структуры из шести атомов углерода каждое, а алкильные группы представляют собой удлиненные углеродно-водородные цепи, ответвляющиеся от таких молекул, как бензольные кольца.

Дизельное топливо использует воспламенение топлива для перемещения камеры цилиндрической формы, которая выполняет сжатие, которое генерирует энергию в автомобилях. Цилиндр сжимается и расширяется в процессе работы четырехтактного двигателя. И дизельные, и бензиновые двигатели работают с использованием процесса четырехтактного двигателя, который включает впуск, сжатие, сгорание и выпуск.

1. На этапе впуска поршень перемещается из верхней части камеры сжатия в нижнюю, так что он втягивает смесь воздуха и топлива в цилиндр, используя разность давлений, создаваемую этим процесс. Клапан остается открытым во время этого этапа, так что смесь свободно протекает через него.
2. Затем на этапе сжатия поршень сжимает смесь, увеличивая давление и генерируя потенциальную энергию. Клапаны закрываются, так что смесь остается внутри камеры. Это вызывает нагрев содержимого цилиндра. Дизельные двигатели используют большее сжатие содержимого цилиндра, чем бензиновые двигатели.
3. Этап сгорания включает вращение коленчатого вала за счет механической энергии двигателя. При такой высокой температуре эта химическая реакция происходит самопроизвольно и не требует внешней энергии. Свеча зажигания или тепло ступени сжатия либо воспламеняют смесь.
4. Наконец, этап выпуска включает перемещение поршня обратно вверх с открытым выпускным клапаном, так что процесс может повторяться. Выпускной клапан позволяет двигателю удалять израсходованное горючее.

Бензиновые и дизельные двигатели используют внутреннее сгорание для выработки химической энергии, которая преобразуется в механическую. Химическая энергия сгорания для бензиновых двигателей или сжатия воздуха в дизельных двигателях преобразуется в механическую энергию, которая перемещает поршень двигателя. Это движение поршня посредством различных ходов создает силы, приводящие в действие сам двигатель.

Бензиновые двигатели или бензиновые двигатели используют процесс искрового зажигания для воспламенения смеси воздуха и топлива и создают химическую потенциальную энергию, которая преобразуется в механическую энергию на этапах работы двигателя. процесс.

Инженеры и исследователи ищут экономичные методы выполнения этих шагов и реакции на сохранить как можно больше энергии, оставаясь при этом эффективным для бензина двигатели. Дизельные двигатели или двигатели с воспламенением от сжатия ("двигатели CI"), напротив, используют внутреннее сгорание, в котором в камере сгорания происходит воспламенение топлива, вызванное высокими температурами при сжатии топлива.

Это повышение температуры сопровождается уменьшением объема и повышением давления в соответствии с законами, демонстрирующими изменение количества газа, такими как закон идеального газа:PV = nRT. По этому законупэто давление,Vобъем,пколичество молей газа,р- постоянная закона идеального газа иТэто температура.

Хотя эти уравнения могут быть верными в теории, на практике инженеры должны учитывать реальные ограничения. например, материал, из которого изготовлен двигатель внутреннего сгорания, и то, что топливо намного более жидкое, чем чистый газ. быть.

Эти расчеты должны учитывать, как в бензиновых двигателях двигатель сжимает топливно-воздушную смесь с помощью поршней, а свечи зажигания воспламеняют смесь. Дизельные двигатели, напротив, сначала сжимают воздух перед впрыском и воспламенением топлива.

Бензиновые автомобили более популярны в Соединенных Штатах, в то время как дизельные автомобили составляют почти половину всех продаж автомобилей в европейских странах. Различия между ними показывают, как химические свойства бензина придают ему качества, необходимые для транспортных и инженерных целей.

Дизельные автомобили более экономичны при движении по шоссе, потому что дизельное топливо имеет больше энергии, чем бензин. Автомобильные двигатели, работающие на дизельном топливе, также имеют больший крутящий момент или вращающую силу в своих двигателях, что означает, что эти двигатели могут ускоряться более эффективно. При движении по другим районам, например по городам, преимущество дизельного топлива менее значимо.

Дизельное топливо также обычно труднее воспламенить из-за его более низкой летучести, способности вещества испаряться. Однако когда он испаряется, его легче воспламенить, потому что он имеет более низкую температуру самовоспламенения. Бензин, с другой стороны, требует зажигания свечи зажигания.

В Соединенных Штатах практически нет разницы в стоимости бензина и дизельного топлива. Поскольку у дизельного топлива лучший пробег, его стоимость в отношении пройденных миль выше. Инженеры также измеряют выходную мощность автомобильных двигателей, используя мощность в лошадиных силах. Хотя дизельные двигатели могут ускоряться и вращаться легче, чем бензиновые, они имеют меньшую мощность в лошадиных силах.

Наряду с высокой топливной экономичностью дизельные двигатели обычно имеют более низкие затраты на топливо, лучшие смазочные свойства, большую плотность энергии. во время процесса четырехтактного двигателя, меньшая воспламеняемость и возможность использовать биодизельное топливо, не являющееся нефтяным, что более экологически безопасно дружелюбно.