Як виміряти щільність бензину

Вимірювання густини бензину може дати вам краще розуміння використання бензину для різних цілей у різних типах двигунів.

Щільність рідини - це відношення її маси до об’єму. Розділіть масу на її об’єм, щоб обчислити. Наприклад, якщо у вас був 1 грам бензину розміром 1,33 см³ в обсязі щільність буде:

Щільність дизельного палива в США залежить від його класу 1D, 2D або 4D. 1D паливо краще для холодної погоди, оскільки воно має менший опір потоку. Двовимірне паливо краще для тепліших зовнішніх температур. 4D краще для низькошвидкісних двигунів. Їх щільність, відповідно, становить 875 кг / м³, 849 кг / м³ і 959 кг / м³. Європейська щільність дизеля в кг / м^{3 .}коливається від 820 до 845.

Щільність бензину також можна визначити, використовуючи питому вагу бензину. Питома вага - це щільність об’єкта порівняно з максимальною щільністю води. Максимальна щільність води становить 1 г / мл приблизно при 4 ° C. Це означає, що якщо ви знаєте щільність в г / мл, це значення має бути питомою вагою бензину.

Третій спосіб розрахунку щільності газу використовує закон ідеального газу:

в якійPце тиск,V- обсяг, n - кількість родимок,Р- ідеальна газова постійна іТ- температура газу. Перестановка цього рівняння дає вамnV = P / RT, в якому ліва сторона - це співвідношення міжпіV​.

Використовуючи це рівняння, ви можете розрахувати співвідношення між кількістю молей газу, що є в кількості газу, та об'ємом. Потім кількість молей можна перетворити на масу, використовуючи атомну або молекулярну масу частинок газу. Оскільки цей метод призначений для газів, бензин у рідкій формі значно відхилятиметься від результатів цього рівняння.

Зважте градуйований циліндр за допомогою метричної шкали. Запишіть цю кількість у грамах. Наповніть балон 100 мл бензину і зважте його в грамах за допомогою ваги. Відніміть масу балона від маси балона, коли він містить бензин. Це маса бензину. Поділіть цю цифру на об'єм, 100 мл, щоб отримати щільність.

Знаючи рівняння щільності, питомої ваги та закону ідеального газу, ви можете визначити, як змінюється щільність залежно від інших змінних, таких як температура, тиск та об’єм. Здійснивши серію вимірювань цих величин, ви зможете виявити, як щільність змінюється в результаті їх чи як щільність змінюється внаслідок однієї чи двох з цих трьох величин, поки інша кількість або величини зберігаються постійний. Це часто зручно для практичних застосувань, коли ви не знаєте всієї інформації про кожну кількість газу.

Майте на увазі, що такі рівняння, як закон ідеального газу, можуть працювати теоретично, але на практиці вони не враховують належність газів на практиці. Закон ідеального газу не враховує молекулярний розмір та міжмолекулярні принади частинок газу.

Оскільки закон ідеального газу не враховує розміри частинок газу, він менш точний при менших густинах газу. При менших щільностях більший об’єм і тиск такі, що відстань між частинками газу стає набагато більшим, ніж розмір частинок. Це робить розмір частинок менше відхилення від теоретичних розрахунків.

Міжмолекулярні сили між частинками газу описують сили, спричинені різницею в заряді та структурі між силами. Ці сили включають сили дисперсії, сили між диполями або зарядами атомів серед частинок газу. Вони спричинені електронними зарядами атомів залежно від того, як частинки взаємодіють із своїм середовищем серед незаряджених частинок, таких як благородні гази.

З іншого боку, диполь-дипольні сили - це постійні заряди на атомах і молекулах, які використовуються серед полярних молекул, таких як формальдегід. Нарешті, водневі зв’язки описують цілком конкретний випадок диполь-дипольних сил, коли молекули мають водень, зв’язаний з киснем, азотом, або фтору, які через різницю в полярності між атомами є найсильнішими з цих сил і породжують якості води.

Використовуйте ареометр як метод експериментального вимірювання щільності. Ареометр - це прилад, який використовує принцип Архімеда для вимірювання питомої ваги. Цей принцип стверджує, що предмет, що плаває у рідині, витіснить кількість води, рівну вазі об’єкта. Виміряна шкала збоку ареометра забезпечить питому вагу рідини.

Наповніть прозорий контейнер бензином і обережно поставте ареометр на поверхню бензину. Обертайте ареометр, щоб витіснити всі бульбашки повітря і дайте стабілізувати положення ареометра на поверхні бензину. Дуже важливо видалити бульбашки повітря, оскільки вони збільшать плавучість ареометра.

Перегляньте ареометр так, щоб поверхня бензину знаходилася на рівні очей. Запишіть значення, пов'язане з маркуванням, на рівні поверхні бензину. Вам потрібно буде записати температуру бензину, оскільки питома вага рідини змінюється залежно від температури. Проаналізуйте показники питомої ваги.

Бензин має питому вагу від 0,71 до 0,77, залежно від його точного складу. Ароматичні сполуки менш щільні, ніж аліфатичні сполуки, тому питома вага бензину може вказувати на відносну частку цих сполук у бензині.

Яка різниця між дизелем та бензином? Бензини, як правило, складаються з вуглеводнів, які являють собою нитки вуглеводів, прикуті разом до іонів водню, що мають довжину від чотирьох до 12 атомів вуглецю на молекулу.

Паливо, що використовується в бензинових двигунах, також містить кількість алканів (насичених вуглеводнів, тобто вони мають максимальну кількість водню атоми), циклоалкани (молекули вуглеводнів, розташовані у кільцеподібних кільцеподібних формаціях) та алкени (ненасичені вуглеводні, що мають подвійні облігацій).

Дизельне паливо використовує вуглеводневі ланцюги, що мають більшу кількість атомів вуглецю, в середньому 12 атомів вуглецю на молекулу. Ці більші молекули підвищують температуру його випаровування і те, як йому потрібно більше енергії від стиснення перед запалюванням.

Дизель, виготовлений з нафти, також має циклоалкани, а також різновиди бензольних кілець, які мають алкільні групи. Бензольні кільця - це гексагоноподібні структури з шести атомів вуглецю кожна, а алкільні групи - це розширені вуглецево-водневі ланцюги, які розгалужуються від таких молекул, як бензольні кільця.

Дизельне паливо використовує запалювання палива для переміщення камери циліндричної форми, яка виконує компресію, яка виробляє енергію в автомобілях. Циліндр стискається і розширюється через етапи чотиритактного процесу двигуна. Дизельний та бензиновий двигуни функціонують за допомогою чотиритактного процесу двигуна, що включає впуск, стиск, згоряння та вихлоп.

1. Під час кроку всмоктування поршень рухається від верхньої частини компресійної камери до нижньої так, що вона втягує суміш повітря і палива в циліндр, використовуючи різницю тисків, що утворюється завдяки цьому процес. На цьому етапі клапан залишається відкритим, щоб суміш вільно протікала.
2. Далі, на етапі стиснення, поршень пресує суміш сам по собі, збільшуючи тиск і генеруючи потенційну енергію. Клапани закриті таким чином, що суміш залишається всередині камери. Це призводить до нагрівання вмісту балона. Дизельні двигуни використовують більше стиснення вмісту циліндрів, ніж бензинові двигуни.
3. Етап горіння включає обертання колінчастого вала через механічну енергію від двигуна. При такій високій температурі ця хімічна реакція відбувається спонтанно і не вимагає зовнішньої енергії. Свічка запалення або нагрівання під час стиснення або запалюють суміш.
4. Нарешті, випускний крок включає поршень, що рухається назад до верху із відкритим випускним клапаном, щоб процес міг повторитися. Випускний клапан дозволяє двигуну видаляти запалене паливо, яке він використовував.

Бензинові та дизельні двигуни використовують внутрішнє згоряння для отримання хімічної енергії, яка перетворюється на механічну. Хімічна енергія згоряння для бензинових двигунів або стиснення повітря в дизельних двигунах перетворюється на механічну енергію, яка рухає поршень двигуна. Цей рух поршня різними ходами створює сили, які живлять сам двигун.

Бензинові двигуни або бензинові двигуни використовують іскровий розпал, щоб запалити суміш повітря і палива створюють хімічну потенційну енергію, яка перетворюється в механічну енергію на етапах роботи двигуна процес.

Інженери та дослідники шукають економічно ефективних методів виконання цих етапів та реакцій на них економити якомога більше енергії, залишаючись ефективною для використання бензину двигуни. Дизельні двигуни або запалювання на стиснення ("двигуни CI"), навпаки, використовують внутрішнє згоряння, при якому в камері згоряння знаходиться займання палива, спричинене високими температурами при стисненні палива.

Ці підвищення температури супроводжуються зменшенням обсягу та збільшенням тиску відповідно до законів, які демонструють, як змінюються кількості газу, такі як закон ідеального газу:PV = nRT. Для цього закону,Pце тиск,V- обсяг,п- кількість молей газу,Рє константою закону ідеального газу іТ- це температура.

Хоча ці рівняння можуть бути істинними в теорії, на практиці інженерам доводиться враховувати реальні обмеження такі як матеріал, що використовується для побудови двигуна внутрішнього згоряння, і те, як паливо набагато рідше, ніж чистий газ бути.

Ці розрахунки повинні враховувати, як у бензинових двигунах двигун стискає паливно-повітряну суміш за допомогою поршнів, а свічки запалювання суміші. На противагу цьому, дизельні двигуни стискають повітря спочатку перед впорскуванням та запалюванням палива.

Бензинові машини є більш популярними в США, тоді як дизельні машини складають майже половину всіх продажів автомобілів у європейських країнах. Відмінності між ними показують, як хімічні властивості бензину надають йому якостей, необхідних для транспортних та технічних цілей.

Дизельні машини ефективніші з пробігом на шосе, оскільки дизельне паливо має більше енергії, ніж бензинове. Автомобільні двигуни на дизельному паливі також мають більший крутний момент, або обертальну силу, у своїх двигунах, що означає, що ці двигуни можуть прискорюватися ефективніше. Під час руху по інших районах, таких як міста, перевага дизельного палива є менш значною.

Зазвичай дизельне паливо важче запалюється через нижчу летючість, здатність речовини випаровуватися. Однак, коли він випаровується, легше запалити, оскільки він має нижчу температуру самозаймання. Натомість для бензину потрібна свічка запалювання.

У Сполучених Штатах навряд чи існує різниця у вартості між бензином та дизельним паливом. Оскільки дизельне паливо має кращий пробіг, його вартість по відношенню до пройдених миль є кращою. Інженери також вимірюють вихідну потужність автомобільних двигунів за допомогою кінських сил - міри потужності. Хоча дизельні двигуни можуть прискорюватися та обертатися легше, ніж бензинові, вони мають меншу потужність.

Поряд з високою економічністю палива, дизельні двигуни, як правило, мають менші витрати на паливо, кращі змащувальні властивості, більшу щільність енергії під час чотиритактного процесу двигуна, менша горючість та можливість використання біодизельного не-нафтового палива, що є більш екологічним доброзичливий.