Hur man mäter densiteten av bensin

Dieselbränslets täthet i USA beror på dess klass 1D, 2D eller 4D. 1D-bränsle är bättre för kallt väder eftersom det har ett lägre motstånd mot flöde. 2D-bränslen är bättre för varmare utomhustemperaturer. 4D är bättre för låghastighetsmotorer. Deras densiteter är 875 kg/m³, 849 kg/m3 och 959 kg/m3. Den europeiska densiteten för diesel i kg/m3 varierar från 820 till 845.

Specific gravitation of bensin

Bensinens densitet kan också definieras med hjälp av bensinens specifika vikt. Specifik vikt är ett objekts densitet jämfört med den maximala densiteten för vatten. Den maximala densiteten för vatten är 1 g/ml vid cirka 4°C. Det betyder att om du känner till densiteten i g/ml bör det värdet vara bensinens specifika vikt.

Ett tredje sätt att beräkna densiteten hos en gas använder den ideala gaslagen:

PV= nRT i vilken ​P​ är tryck, ​V är volym, n är antalet mol, R är den ideala gaskonstanten och T är gasens temperatur . Om du arrangerar om denna ekvation får du ​nV = P/RT​, där den vänstra sidan är ett förhållande mellan ​nV.

Med hjälp av denna ekvation kan du beräkna förhållandet mellan antalet mol gas som är tillgänglig i en mängd gas och volymen. Antalet mol kan sedan omvandlas till massa med hjälp av gaspartiklarnas atom- eller molekylvikt. Eftersom denna metod är avsedd för gaser kommer bensin i flytande form att avvika mycket från resultaten av denna ekvation.

Experimentell densitet av bensin

Väg en graderad cylinder med en metrisk våg. Anteckna denna mängd i gram. Fyll cylindern med 100 ml bensin och väg den i gram med vågen. Subtrahera cylinderns massa från cylinderns massa när den innehåller bensin. Detta är bensinens massa. Dividera denna siffra med volymen, 100 ml, för att få densiteten.

Genom att känna till ekvationer för densitet, specifik vikt och den ideala gaslagen kan du bestämma hur densiteten varierar som funktion av andra variabler som temperatur, tryck och volym. Genom att göra en serie mätningar av dessa storheter kan du hitta hur densiteten varierar som ett resultat av dem eller hur densiteten varierar som ett resultat av en eller två av dessa tre kvantiteter medan den andra kvantiteten eller kvantiteterna hålls konstanta. Detta är ofta praktiskt för praktiska tillämpningar där du inte känner till all information om varje enskild gasmängd.

Gaser i praktiken

Tänk på att ekvationer som den ideala gaslagen kan fungera i teorin, men i praktiken de står inte för gaserna i praktiken. Den ideala gaslagen tar inte hänsyn till gaspartiklarnas molekylstorlek och intermolekylära attraktioner.

Eftersom den ideala gaslagen inte tar hänsyn till storleken på gaspartiklarna, är den mindre exakt vid lägre gasdensiteter. Vid lägre densiteter är det större volym och tryck så att avstånden mellan gaspartiklarna blir mycket större än partikelstorleken. Detta gör att partikelstorleken mindre avviker från de teoretiska beräkningarna.

Intermolekylära krafter mellan gaspartiklarna beskriver de krafter som orsakas av skillnader i laddning och struktur mellan krafterna. Dessa krafter inkluderar spridningskrafter, krafter mellan dipolerna eller laddningar av atomer bland gaspartiklarna. Dessa orsakas av atomernas elektronladdningar beroende på hur partiklarna interagerar med sin omgivning bland oladdade partiklar som ädelgaser.

Dipol-dipolkrafter, å andra sidan, är de permanenta laddningarna på atomerna och molekylerna som används bl.a. polära molekyler såsom formaldehyd. Slutligen beskriver vätebindningar ett mycket specifikt fall av dipol-dipolkrafter där molekyler har väte bundna till syre, kväve eller fluor som, på grund av skillnaden i polaritet mellan atomerna, är de starkaste av dessa krafter och ger upphov till egenskaper av vatten.

Bensindensitet med hydrometer

Använd en hydrometer som en metod för att experimentellt mäta densitet. En hydrometer är en enhet som använder Arkimedes princip för att mäta specifik vikt. Denna princip gäller att ett föremål som flyter i en vätska kommer att tränga undan en mängd vatten som är lika med föremålets vikt. En uppmätt skala på sidan av hydrometern ger vätskans specifika vikt.

Fyll en genomskinlig behållare med bensin och placera försiktigt hydrometern på ytan av bensinen. Snurra hydrometern för att få bort alla luftbubblor och låt hydrometerns position på bensinytan stabiliseras. Det är viktigt att luftbubblorna tas bort eftersom de kommer att öka hydrometerns flytförmåga.

Se hydrometern så att ytan på bensinen är i ögonhöjd. Anteckna värdet som är associerat med markeringen på bensinens yta. Du måste registrera temperaturen på bensinen eftersom den specifika vikten hos en vätska varierar med temperaturen. Analysera den specifika viktavläsningen.

Bensin har en specifik vikt mellan 0,71 och 0,77, beroende på dess exakta sammansättning. Aromatiska föreningar är mindre täta än alifatiska föreningar, så bensinens specifika vikt kan indikera den relativa andelen av dessa föreningar i bensinen.

Kemiska egenskaper för bensin

Vad är skillnaden mellan diesel och bensin? Bensiner är i allmänhet gjorda av kolväten, som är strängar av kol kedjade samman med vätejoner, som varierar i längd från fyra till 12 kolatomer per molekyl.

Bränslet som används i bensinmotorer innehåller också mängder alkaner (mättade kolväten, vilket betyder att de har den maximala mängden väteatomer), cykloalkaner (kolvätemolekyler arrangerade i cirkulära ringliknande formationer) och alkener (omättade kolväten som har dubbelbindningar).

Dieselbränsle använder kolvätekedjor som har större antal kolatomer, med ett genomsnitt på 12 kolatomer per molekyl. Dessa större molekyler ökar dess förångningstemperatur och hur den kräver mer energi från kompression innan den antänds.

Diesel tillverkad av petroleum har också cykloalkaner såväl som varianter av bensenringar som har alkylgrupper. Bensenringar är hexagonliknande strukturer med sex kolatomer vardera, och alkylgrupper är förlängda kol-väte-kedjor som förgrenar sig från molekyler såsom bensenringar.

Fyrtaktsmotor Fysik

Diesel använder en tändning av bränslet för att flytta en cylindrisk kammare som utför den kompression som genererar energi i bilar. Cylindern komprimeras och expanderar genom stegen i fyrtaktsmotorprocessen. Diesel- och bensinmotorer fungerar båda med en fyrtaktsmotorprocess som involverar insug, kompression, förbränning och avgas.

Under insugningssteget rör sig kolven från toppen av kompressionskammaren till botten så att den drar en blandning av luft och bränsle in i cylindern med hjälp av tryckskillnaden som genereras genom denna process. Ventilen förblir öppen under detta steg så att blandningen flyter fritt igenom.

Därefter, under kompressionssteget, pressar kolven blandningen i sig själv, ökar trycket och genererar potentiell energi. Ventiler är stängda så att blandningen förblir inne i kammaren. Detta gör att cylinderinnehållet värms upp. Dieselmotorer använder mer komprimering av cylinderinnehållet än bensinmotorer gör.

Förbränningssteget innebär att vevaxeln roteras genom den mekaniska energin från motorn. Med en så hög temperatur är denna kemiska reaktion spontan och kräver ingen extern energi. Ett tändstift eller kompressionsstegets värme tänder antingen blandningen.

Slutligen avgassteget innebär att kolven rör sig tillbaka till toppen med avgasventilen öppen så att processen kan upprepas. Avgasventilen låter motorn ta bort det antända bränslet som den har använt.

Diesel- och bensinmotorer

Bensin- och dieselmotorer använder intern förbränning för att generera kemisk energi som omvandlas till mekanisk energi. Den kemiska energin vid förbränning för bensinmotorer eller luftkompression i dieselmotorer omvandlas till mekanisk energi som rör motorns kolv. Denna rörelse av kolven genom olika slag skapar krafter som driver själva motorn.

Bensinmotorer eller bensinmotorer använder en gnisttändningsprocess för att antända en blandning av luft och bränsle och skapar kemisk potentiell energi som omvandlas till mekanisk energi under stegen i motorns process.

Ingenjörer och forskare letar efter bränsleeffektiva metoder att utföra dessa steg och reaktioner för att spara så mycket energi som möjligt samtidigt som de förblir effektiva för bensinmotorer. Dieselmotorer eller kompressionständning (”CI-motorer”) använder däremot en förbränning där förbränningskammaren rymmer bränsletändningen som orsakas av höga temperaturer när bränslet komprimeras.

Dessa temperaturökningar åtföljs av minskad volym och ökat tryck i enlighet med lagar som visar hur gasmängder förändras, såsom den ideala gaslagen: ​PV = nRT​. För denna lag, ​P​ är tryck, ​V​ är volym, ​n​ är antalet mol av gasen, ​R​ är den ideala gaslagskonstanten och ​T​ är temperatur.

Även om dessa ekvationer kan vara sanna i teorin, i praktiken ingenjörer måste ta hänsyn till verkliga begränsningar som materialet som används för att bygga ld förbränningsmotorn och hur bränslet är mycket mer flytande än en ren gas skulle vara.