Benzin Yoğunluğu Nasıl Ölçülür

Benzinin yoğunluğunu ölçmek, farklı motor türlerinde çeşitli amaçlar için benzin kullanımını daha iyi anlamanızı sağlayabilir.

Bir sıvının yoğunluğu, kütlesinin hacme oranıdır. Hesaplamak için kütleyi hacmine bölün. Örneğin, 1,33 cm büyüklüğünde 1 gram benzininiz varsa³ hacim olarak, yoğunluk şöyle olacaktır:

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki dizel yakıtın yoğunluğu, 1D, 2D veya 4D sınıfına bağlıdır. 1D yakıt, soğuk hava için daha iyidir çünkü akışa karşı daha düşük bir dirence sahiptir. 2D yakıtlar daha sıcak dış hava sıcaklıkları için daha iyidir. 4D, düşük hızlı motorlar için daha iyidir. Yoğunlukları sırasıyla 875 kg/m2'dir.³, 849 kg/m³ ve 959 kg/m³. Kg/m cinsinden Avrupa dizel yoğunluğu^{3 .}820 ile 845 arasında değişmektedir.

Benzinin yoğunluğu, benzinin özgül ağırlığı kullanılarak da tanımlanabilir. Özgül ağırlık, bir nesnenin suyun maksimum yoğunluğuna kıyasla yoğunluğudur. Suyun maksimum yoğunluğu yaklaşık 4°C'de 1 g/ml'dir. Bu, g/ml cinsinden yoğunluğu biliyorsanız, bu değerin benzinin özgül ağırlığı olması gerektiği anlamına gelir.

Bir gazın yoğunluğunu hesaplamanın üçüncü bir yolu, ideal gaz yasasını kullanır:

hangisindePbasınçtır,Vhacimdir, n mol sayısıdır,$ideal gaz sabitidir veTgazın sıcaklığıdır. Bu denklemi yeniden düzenlemek sizenV = P/RT, sol taraf arasında bir oran olannveV​.

Bu denklemi kullanarak, bir gaz miktarında bulunan gazın mol sayısı ile hacim arasındaki oranı hesaplayabilirsiniz. Mol sayısı daha sonra gaz parçacıklarının atomik veya moleküler ağırlığı kullanılarak kütleye dönüştürülebilir. Bu yöntem gazlar için tasarlandığından, sıvı haldeki benzin bu denklemin sonuçlarından çok sapacaktır.

Metrik bir ölçek kullanarak dereceli bir silindiri tartın. Bu miktarı gram olarak kaydedin. Silindiri 100 ml benzinle doldurun ve terazi ile gram olarak tartın. İçinde benzin varken, silindirin kütlesini silindirin kütlesinden çıkarın. Bu, benzinin kütlesidir. Yoğunluğu elde etmek için bu rakamı 100 ml hacme bölün.

Yoğunluk, özgül ağırlık ve ideal gaz yasası için denklemleri bilerek, yoğunluğun sıcaklık, basınç ve hacim gibi diğer değişkenlerin fonksiyonu olarak nasıl değiştiğini belirleyebilirsiniz. Bu miktarların bir dizi ölçümünü yapmak, yoğunluğun bunların bir sonucu olarak nasıl değiştiğini veya nasıl değiştiğini bulmanızı sağlar. yoğunluk, bu üç miktardan birinin veya ikisinin sonucu olarak değişirken, diğer miktar veya miktarlar tutulur sabit. Bu, her bir gaz miktarı hakkında tüm bilgileri bilmediğiniz pratik uygulamalar için genellikle kullanışlıdır.

İdeal gaz yasası gibi denklemlerin teoride işe yarayabileceğini, ancak pratikte gazların uygunluğunu pratikte hesaba katmadıklarını unutmayın. İdeal gaz yasası, gaz parçacıklarının moleküler boyutunu ve moleküller arası çekimlerini hesaba katmaz.

İdeal gaz yasası gaz parçacıklarının boyutlarını hesaba katmadığından, daha düşük gaz yoğunluklarında daha az doğrudur. Daha düşük yoğunluklarda, daha büyük hacim ve basınç vardır, öyle ki gaz parçacıkları arasındaki mesafeler parçacık boyutundan çok daha büyük olur. Bu, parçacık boyutunu teorik hesaplamalardan daha az sapma yapar.

Gaz parçacıkları arasındaki moleküller arası kuvvetler, kuvvetler arasındaki yük ve yapı farklılıklarından kaynaklanan kuvvetleri tanımlar. Bu kuvvetler, dağılma kuvvetlerini, dipoller arasındaki kuvvetleri veya gaz parçacıkları arasındaki atomların yüklerini içerir. Bunlar, soy gazlar gibi yüklü olmayan parçacıklar arasında parçacıkların çevreleriyle nasıl etkileşime girdiğine bağlı olarak atomların elektron yüklerinden kaynaklanır.

Dipol-dipol kuvvetleri ise formaldehit gibi polar moleküller arasında kullanılan atom ve moleküller üzerindeki kalıcı yüklerdir. Son olarak, hidrojen bağları, moleküllerin oksijene, nitrojene, hidrojene bağlı olduğu çok özel bir dipol-dipol kuvvetleri durumunu tanımlar. veya atomlar arasındaki polarite farkından dolayı bu kuvvetlerin en güçlüsü olan ve Su.

Yoğunluğu deneysel olarak ölçmek için bir hidrometre kullanın. Hidrometre, özgül ağırlığı ölçmek için Arşimet prensibini kullanan bir cihazdır. Bu ilke, bir sıvı içinde yüzen bir cismin, cismin ağırlığına eşit miktarda su ile yer değiştireceğini kabul eder. Hidrometrenin yan tarafında ölçülen bir ölçek, sıvının özgül ağırlığını sağlayacaktır.

Temiz bir kabı benzinle doldurun ve hidrometreyi benzinin yüzeyine dikkatlice yerleştirin. Tüm hava kabarcıklarını çıkarmak için hidrometreyi döndürün ve hidrometrenin benzin yüzeyindeki konumunun stabilize olmasını sağlayın. Hidrometrenin kaldırma kuvvetini artıracağından hava kabarcıklarının giderilmesi önemlidir.

Benzin yüzeyi göz hizasında olacak şekilde hidrometreye bakın. Benzinin yüzey seviyesindeki işaretle ilişkili değeri kaydedin. Bir sıvının özgül ağırlığı sıcaklığa göre değiştiğinden, benzinin sıcaklığını kaydetmeniz gerekir. Özgül ağırlık okumasını analiz edin.

Benzin, kesin bileşimine bağlı olarak 0,71 ile 0,77 arasında bir özgül ağırlığa sahiptir. Aromatik bileşikler, alifatik bileşiklerden daha az yoğundur, bu nedenle benzinin özgül ağırlığı, bu bileşiklerin benzindeki nispi oranını gösterebilir.

Dizel ve benzin arasındaki fark nedir? Benzinler genellikle, hidrojen iyonlarıyla zincirlenmiş karbon dizileri olan ve molekül başına dört ila 12 karbon atomu arasında değişen hidrokarbonlardan yapılır.

Benzinli motorlarda kullanılan yakıt ayrıca miktarlarda alkanlar (doymuş hidrokarbonlar, yani maksimum miktarda hidrojene sahip oldukları anlamına gelir) içerir. atomlar), sikloalkanlar (dairesel halka benzeri oluşumlarda düzenlenmiş hidrokarbon molekülleri) ve alkenler (çift tahviller).

Dizel yakıt, molekül başına ortalama 12 karbon atomu olan daha fazla sayıda karbon atomuna sahip hidrokarbon zincirlerini kullanır. Bu daha büyük moleküller, buharlaşma sıcaklığını ve tutuşmadan önce sıkıştırmadan nasıl daha fazla enerji gerektirdiğini arttırır.

Petrolden yapılan dizel ayrıca sikloalkanlara ve alkil gruplarına sahip benzen halkalarının varyasyonlarına sahiptir. Benzen halkaları, her biri altı karbon atomundan oluşan altıgen benzeri yapılardır ve alkil grupları, benzen halkaları gibi moleküllerden ayrılan genişletilmiş karbon-hidrojen zincirleridir.

Dizel yakıt, otomobillerde enerji üreten sıkıştırmayı gerçekleştiren silindir şeklindeki bir bölmeyi hareket ettirmek için yakıtın ateşlenmesini kullanır. Silindir, dört zamanlı motor işleminin adımları boyunca sıkıştırılır ve genişler. Dizel ve benzinli motorların her ikisi de emme, sıkıştırma, yanma ve egzozu içeren dört zamanlı bir motor işlemi kullanarak çalışır.

1. Giriş adımı sırasında, piston, sıkıştırma odasının tepesinden aşağıya doğru hareket eder. bu sayede oluşan basınç farkını kullanarak bir hava ve yakıt karışımını silindirin içine çeker. süreç. Bu aşamada vana, karışım serbestçe akacak şekilde açık kalır.
2. Daha sonra, sıkıştırma adımı sırasında, piston karışımı kendi içinde sıkıştırarak basıncı arttırır ve potansiyel enerji üretir. Valfler, karışım haznenin içinde kalacak şekilde kapatılır. Bu, silindir içeriğinin ısınmasına neden olur. Dizel motorlar, benzinli motorlardan daha fazla silindir içeriği sıkıştırması kullanır.
3. Yanma adımı, motordan gelen mekanik enerji ile krank milinin döndürülmesini içerir. Böyle yüksek bir sıcaklıkta, bu kimyasal reaksiyon kendiliğinden gerçekleşir ve harici enerji gerektirmez. Bir buji veya sıkıştırma adımının ısısı karışımı tutuşturur.
4. Son olarak, egzoz adımı, işlemin tekrarlanabilmesi için egzoz valfi açıkken pistonun yukarıya geri hareket etmesini içerir. Egzoz valfi, motorun kullandığı tutuşmuş yakıtı boşaltmasını sağlar.

Benzinli ve dizel motorlar, mekanik enerjiye dönüştürülen kimyasal enerji üretmek için içten yanmalı kullanır. Benzinli motorlarda yanmanın kimyasal enerjisi veya dizel motorlarda hava sıkıştırması, motorun pistonunu hareket ettiren mekanik enerjiye dönüştürülür. Pistonun farklı vuruşlarla bu hareketi, motorun kendisine güç veren kuvvetler yaratır.

Benzinli motorlar veya benzinli motorlar, bir hava ve yakıt karışımını tutuşturmak için bir kıvılcım ateşleme işlemi kullanır ve motorun adımları sırasında mekanik enerjiye dönüştürülen kimyasal potansiyel enerji yaratır. süreç.

Mühendisler ve araştırmacılar, bu adımları ve reaksiyonları gerçekleştirmek için yakıt açısından verimli yöntemler ararlar. benzin amaçları için etkili kalırken mümkün olduğunca fazla enerji tasarrufu yapın motorlar. Dizel motorlar veya sıkıştırma ateşlemeli ("CI motorlar"), aksine, bir içten yanmalı kullanırlar. yanma odası, yakıt sıkıştırıldığında yüksek sıcaklıklardan kaynaklanan yakıt tutuşmasını barındırır.

Sıcaklıktaki bu artışlara, ideal gaz yasası gibi gaz miktarlarının nasıl değiştiğini gösteren yasalara göre azalan hacim ve artan basınç eşlik eder:PV = nRT. Bu yasa için,Pbasınçtır,Vhacimdir,ngazın mol sayısı,$ideal gaz yasası sabitidir veTsıcaklıktır.

Bu denklemler teoride doğru olsa da, pratikte mühendisler gerçek dünya kısıtlamalarını hesaba katmak zorundadır. yanmalı motoru yapmak için kullanılan malzeme ve yakıtın saf gazdan çok daha sıvı olması gibi. olmak.

Bu hesaplamalar, benzinli motorlarda motorun pistonları kullanarak yakıt-hava karışımını nasıl sıkıştırdığını ve bujilerin karışımı nasıl ateşlediğini açıklamalıdır. Dizel motorlar, aksine, yakıtı enjekte edip ateşlemeden önce havayı sıkıştırır.

Benzinli otomobiller Amerika Birleşik Devletleri'nde daha popülerken, dizel otomobiller Avrupa ülkelerindeki tüm otomobil satışlarının neredeyse yarısını oluşturuyor. Aralarındaki farklar, benzinin kimyasal özelliklerinin ona taşıt ve mühendislik amaçları için gerekli nitelikleri nasıl verdiğini gösterir.

Dizel araçlar, dizel yakıtın benzin yakıtından daha fazla enerjiye sahip olması nedeniyle, karayolu üzerinde kilometre ile daha verimlidir. Dizel yakıtlı otomobil motorları da motorlarında daha fazla tork veya dönme kuvvetine sahiptir, bu da bu motorların daha verimli şekilde hızlanabileceği anlamına gelir. Şehirler gibi diğer bölgelerden geçerken dizel avantajı daha az önemlidir.

Dizel yakıtın, daha düşük uçuculuğu, yani bir maddenin buharlaşma kabiliyeti nedeniyle tutuşması da genellikle daha zordur. Bununla birlikte, buharlaştırıldığında, daha düşük kendiliğinden tutuşma sıcaklığına sahip olduğu için tutuşması daha kolaydır. Benzin ise ateşlemek için bir bujiye ihtiyaç duyar.

Amerika Birleşik Devletleri'nde benzin ve dizel yakıtlar arasında neredeyse hiç maliyet farkı yoktur. Dizel yakıtlar daha iyi kilometre performansına sahip olduklarından, kat edilen millere göre maliyetleri daha iyidir. Mühendisler ayrıca, bir güç ölçüsü olan beygir gücünü kullanarak otomobil motorlarının güç çıkışını da ölçerler. Dizel motorlar benzinli motorlara göre daha kolay hızlanıp dönebilirken, daha düşük beygir gücüne sahiptirler.

Yüksek yakıt verimliliği ile birlikte dizel motorlar tipik olarak daha düşük yakıt maliyetlerine, daha iyi yağlama özelliklerine, daha yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir. dört zamanlı motor işlemi sırasında, daha az yanıcılık ve daha çevre dostu biyodizel petrol dışı yakıt kullanma yeteneği arkadaş canlısı.