Kako izmeriti gostoto bencina

Merjenje gostote bencina vam lahko omogoči boljše razumevanje uporabe bencina za različne namene v različnih vrstah motorjev.

Gostota tekočine je razmerje med njeno maso in prostornino. Maso razdelimo na prostornino, da jo izračunamo. Na primer, če ste imeli 1 gram bencina, ki meri 1,33 cm³ v prostornini bi bila gostota:

Gostota dizelskega goriva v ZDA je odvisna od razreda 1D, 2D ali 4D. 1D gorivo je boljše za hladno vreme, ker ima nižjo odpornost proti toku. 2D goriva so boljša za toplejše zunanje temperature. 4D je boljši za motorje z nizko hitrostjo. Njihova gostota je 875 kg / m³, 849 kg / m³ in 959 kg / m³. Evropska gostota dizelskega goriva v kg / m^{3 .}se giblje od 820 do 845.

Gostoto bencina lahko določimo tudi s specifično težo bencina. Specifična teža je gostota predmeta v primerjavi z največjo gostoto vode. Največja gostota vode je 1 g / ml pri približno 4 ° C. To pomeni, da če poznate gostoto v g / ml, mora biti ta vrednost specifična teža bencina.

Tretji način izračuna gostote plina uporablja zakon o idealnem plinu:

v kateriPje pritisk,Vje prostornina, n število molov,Rje idealna plinska konstanta inTje temperatura plina. Preureditev te enačbe vam dajenV = P / RT, pri katerem je leva stran razmerje medninV​.

S pomočjo te enačbe lahko izračunate razmerje med številom molov plina, ki so na voljo v količini plina, in prostornino. Število molov lahko nato pretvorimo v maso z uporabo atomske ali molekulske teže delcev plina. Ker je ta metoda namenjena plinom, bo bencin v tekoči obliki močno odstopal od rezultatov te enačbe.

Na metrski tehtnici odtehtajte graduirano jeklenko. Zapišite to količino v gramih. V jeklenko napolnite 100 ml bencina in jo tehtajte v gramih. Od mase jeklenke odštejemo maso jeklenke, ko vsebuje bencin. To je masa bencina. To številko razdelimo na prostornino 100 ml, da dobimo gostoto.

Poznate enačbe za gostoto, specifično težo in zakon o idealnem plinu, lahko ugotovite, kako se gostota spreminja v odvisnosti od drugih spremenljivk, kot so temperatura, tlak in prostornina. Z vrsto meritev teh količin lahko ugotovite, kako se spreminja gostota zaradi njih ali kako gostota se spreminja zaradi ene ali dveh od teh treh količin, medtem ko se zadrži druga količina ali količine konstanten. To je pogosto priročno za praktične aplikacije, pri katerih ne poznate vseh informacij o vsaki posamezni količini plina.

Upoštevajte, da enačbe, kot je zakon o idealnem plinu, lahko delujejo v teoriji, vendar v praksi v praksi ne upoštevajo ustreznosti plinov. Zakon o idealnem plinu ne upošteva molekularne velikosti in medmolekularnih privlačnosti delcev plina.

Ker zakon o idealnem plinu ne upošteva velikosti delcev plina, je pri nižjih gostotah plina manj natančen. Pri nižjih gostotah je večja prostornina in tlak, tako da razdalja med delci plina postane veliko večja od velikosti delcev. Zaradi tega velikost delcev manj odstopa od teoretičnih izračunov.

Medmolekularne sile med delci plina opisujejo sile, ki jih povzročajo razlike v naboju in strukturi med silami. Te sile vključujejo disperzijske sile, sile med dipoli ali naboji atomov med delci plina. Te povzročajo elektronski naboji atomov, odvisno od tega, kako delci delujejo z okoljem med nenabitimi delci, kot so plemeniti plini.

Dipol-dipolne sile pa so trajni naboji na atomih in molekulah, ki se uporabljajo med polarnimi molekulami, kot je formaldehid. Končno, vodikove vezi opisujejo zelo specifičen primer dipol-dipolnih sil, v katerih imajo molekule vodik vezan na kisik, dušik, ali fluor, ki sta zaradi razlike v polarnosti med atomi najmočnejša od teh sil in ustvarjata lastnosti vode.

Kot metodo eksperimentalnega merjenja gostote uporabite hidrometer. Hidrometer je naprava, ki uporablja Arhimedov princip za merjenje specifične teže. To načelo velja, da bo predmet, ki plava v tekočini, izrinil količino vode, ki je enaka teži predmeta. Izmerjena lestvica na strani areometra bo zagotovila specifično težo tekočine.

V čisto posodo napolnite bencin in hidrometer previdno postavite na površino bencina. Zavrtite hidrometer, da odstranite vse zračne mehurčke in pustite, da se položaj areometra na površini bencina stabilizira. Bistveno je, da se zračni mehurčki odstranijo, ker bodo povečali vzgon areometra.

Oglejte si hidrometer tako, da je površina bencina v višini oči. Zapišite vrednost, povezano z oznako, na površini bencina. Zabeležiti boste morali temperaturo bencina, saj se specifična teža tekočine spreminja glede na temperaturo. Analizirajte odčitek specifične teže.

Bencin ima specifično težo med 0,71 in 0,77, odvisno od njegove natančne sestave. Aromatske spojine so manj goste kot alifatske spojine, zato lahko specifična teža bencina kaže na relativni delež teh spojin v bencinu.

Kakšna je razlika med dizelskim gorivom in bencinom? Bencini so na splošno izdelani iz ogljikovodikov, ki so nizi ogljikov, uklenjenih skupaj z vodikovimi ioni, ki so dolgi od štirih do 12 atomov ogljika na molekulo.

Gorivo, ki se uporablja v bencinskih motorjih, vsebuje tudi količine alkanov (nasičenih ogljikovodikov, kar pomeni, da imajo največjo količino vodika atomi), cikloalkani (molekule ogljikovodikov, razporejene v krožne obročaste tvorbe) in alkeni (nenasičeni ogljikovodiki, ki imajo dvojno obveznice).

Dizelsko gorivo uporablja ogljikovodikove verige z večjim številom atomov ogljika, pri čemer je povprečje 12 atomov ogljika na molekulo. Te večje molekule povečajo temperaturo izhlapevanja in kako zahteva več energije iz stiskanja pred vžigom.

Diesel iz nafte ima tudi cikloalkane in različice benzenskih obročev, ki imajo alkilne skupine. Benzenski obroči so šesterokotni strukturi s po šestimi atomi ogljika, alkilne skupine pa so razširjene verige ogljik-vodik, ki se razvejajo od molekul, kot so benzenski obroči.

Dizelsko gorivo uporablja vžig goriva, da premakne komoro valjaste oblike, ki izvaja kompresijo, ki v avtomobilih ustvarja energijo. Cilinder se stisne in razširi skozi korake postopka štiritaktnega motorja. Dizelski in bencinski motor delujeta tako, da uporabljata štiritaktni postopek, ki vključuje sesanje, stiskanje, zgorevanje in izpuh.

1. Med sesalnim korakom se bat premakne od vrha kompresijske komore do dna tako, da se premakne mešanico zraka in goriva potegne v valj z uporabo tlačne razlike, ki nastane pri tem proces. V tem koraku ostane ventil odprt, tako da mešanica prosto teče skozi.
2. Nato bat med stiskanjem stisne mešanico vase, povečuje tlak in ustvarja potencialno energijo. Ventili so zaprti tako, da zmes ostane v komori. To povzroči, da se vsebina jeklenk segreje. Dizelski motorji uporabljajo več stiskanja vsebine jeklenk kot bencinski motorji.
3. Korak zgorevanja vključuje vrtenje ročične gredi skozi mehansko energijo iz motorja. Pri tako visoki temperaturi je ta kemična reakcija spontana in ne zahteva zunanje energije. Vžigalna svečka ali toplota stiskalne stopnje mešanico vžgeta.
4. Končno izpušni korak vključuje bat, ki se premika nazaj na vrh z odprtim izpušnim ventilom, tako da se postopek lahko ponovi. Izpušni ventil omogoča motorju, da odstrani vžgano gorivo, ki ga je porabil.

Bencinski in dizelski motorji z notranjim zgorevanjem ustvarjajo kemično energijo, ki se pretvori v mehansko. Kemična energija izgorevanja pri bencinskih motorjih ali kompresije zraka pri dizelskih motorjih se pretvori v mehansko energijo, ki premika bat motorja. To gibanje bata z različnimi gibi ustvarja sile, ki poganjajo sam motor.

Bencinski motorji ali bencinski motorji uporabljajo postopek vžiga z vžigom z vžigom zmesi zraka in goriva in ustvarite potencialno kemično energijo, ki se med koraki motorja pretvori v mehansko proces.

Inženirji in raziskovalci iščejo varčne metode za izvajanje teh korakov in reakcij na prihranite čim več energije, hkrati pa ostanete učinkoviti za namene bencina motorji. Dizelski motorji ali kompresijski vžig ("motorji na kompresijski vžig") nasprotno uporabljajo notranje zgorevanje, pri katerem v zgorevalni komori je vžig goriva, ki ga pri stiskanju goriva povzročajo visoke temperature.

Ta zvišanja temperature spremljata zmanjšana prostornina in povečan tlak v skladu z zakoni, ki dokazujejo, kako se spreminjajo količine plina, na primer zakon o idealnem plinu:PV = nRT. Za ta zakonPje pritisk,Vje prostornina,nje število molov plina,Rje konstanta zakona o idealnem plinu inTje temperatura.

Čeprav so te enačbe v teoriji resnične, morajo inženirji v praksi upoštevati dejanske omejitve na primer material, ki se uporablja za izdelavo motorja z notranjim zgorevanjem, in kako je gorivo veliko bolj tekoče kot čisti plin biti.

Ti izračuni bi morali upoštevati, kako v bencinskih motorjih motor stisne mešanico goriva in zraka z bati, svečke pa vžgejo mešanico. Dizelski motorji v nasprotju s tem najprej stisnejo zrak pred vbrizgom in vžigom goriva.

Bencinski avtomobili so bolj priljubljeni v ZDA, medtem ko dizelski avtomobili predstavljajo skoraj polovico celotne prodaje avtomobilov v evropskih državah. Razlike med njima kažejo, kako mu kemijske lastnosti bencina dajejo lastnosti, ki so potrebne za vozila in inženiring.

Dizelski avtomobili so učinkovitejši pri prevoženih kilometrih na avtocesti, ker ima dizelsko gorivo več energije kot bencinsko gorivo. Avtomobilski motorji na dizelsko gorivo imajo v svojih motorjih tudi večji navor ali vrtilno silo, kar pomeni, da lahko ti motorji učinkoviteje pospešujejo. Pri vožnji skozi druga območja, kot so mesta, je dizelska prednost manj pomembna.

Dizelsko gorivo je običajno tudi težje vžgati zaradi manjše hlapnosti in sposobnosti snovi, da izhlapi. Ko pa upari, je lažje vžgati, ker ima nižjo temperaturo samovžiga. Bencin pa zahteva vžigalno svečko.

V ZDA skoraj ni razlike v stroških med bencinom in dizelskim gorivom. Ker imajo dizelska goriva boljšo kilometrino, so njihovi stroški glede na prevožene kilometre boljši. Inženirji izmerijo tudi izhodno moč avtomobilskih motorjev s konjsko močjo, merilom moči. Čeprav lahko dizelski motorji pospešujejo in vrtijo lažje kot bencinski, imajo nižjo konjsko moč.

Poleg visoke učinkovitosti porabe goriva imajo dizelski motorji običajno nižje stroške goriva, boljše mazalne lastnosti in večjo gostoto energije med štiritaktnim procesom motorja manj vnetljivosti in zmožnosti uporabe biodizelskega nenaftnega goriva, ki je bolj okolju prijazno prijazno.