Как Работи Бензинът

{h1}

Без бензин, светът, какъвто го познаваме, щеше да се смили до страховито спиране. Само сащ консумира над сто милиарда галона бензин годишно. Научете всичко за това жизненоважно гориво.

В САЩ и останалата част от индустриализирания свят бензинът определено е жизненоважна течност. Това е толкова важно за икономиката, колкото кръвта за човек. Без бензин (и дизелово гориво) светът, какъвто ни е известен, щеше да спре. Самият САЩ консумира нещо като 130 милиарда галона (почти 500 милиарда литра) бензин годишно!

Какво е това в бензина, което го прави толкова важно? В тази статия ще научите какво точно представлява бензинът и откъде идва.

Какво е бензин?

- -Газолинът е известен като алифатен въглеводород, С други думи, бензинът се състои от молекули, съставени от нищо, освен водород и въглерод, подредени във вериги. Бензиновите молекули имат от седем до 11 въглерода във всяка верига. Ето някои общи конфигурации:

H H H H H H | | | | | | | H-C-C-C-C-C-C-C-C-H Хептан | | | | | | | H H H H H H H H H H H H H H | | | | | | | | H-C-C-C-C-C-C-C-C-C-H октан | | | | | | | | H H H H H H H H H H H H H H H H | | | | | | | | | | H-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-H Nonane | | | | | | | | | H H H H H H H H H H H H H H H H H H | | | | | | | | | | | H-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-H Decane | | | | | | | | | | H H H H H H H H H H

Типични молекули, открити в бензина

Когато изгаряте бензин при идеални условия, с много кислород, получавате въглероден диоксид (от въглеродните атоми в бензина), вода (от водородните атоми) и много топлина. Галон бензин съдържа около 132х106 джоули енергия, което се равнява на 125 000 BTU или 36 650 вата часа:

  • Ако сте взели космически нагревател с мощност 1500 вата и сте го оставили на пълен взрив за денонощен ден, това означава колко топлина е в галон газ.
  • Ако беше възможно човешките същества да усвояват бензин, галон би съдържал около 31 000 калории храна - енергията в галон бензин е еквивалентна на енергията в около 110 хамбургери на McDonalds!

Откъде идва бензинът?

- -Газолинът е направен от суров нефт, Суровият нефт, изпомпван от земята, е черна течност, наречена петролен, Тази течност съдържа въглеводороди, а въглеродните атоми в суровия нефт се свързват във вериги с различна дължина.

Оказва се, че въглеводородните молекули с различна дължина имат различни свойства и поведение. Например, верига с само един въглероден атом в нея (СН4) е най-леката верига, известна като метан. Метанът е газ, толкова лек, че плава като хелий. Тъй като веригите стават по-дълги, те стават по-тежки.

Първите четири вериги - CH4 (метан), C2H6 (етан), C3H8 (пропан) и C4H10 (бутан) - всички са газове и те кипят при -161, -88, -46 и -1 градуса F, съответно (-107, -67, -43 и -18 градуса С). Веригите нагоре през C18H32 или така са всички течности при стайна температура, а веригите над C19 са твърди вещества при стайна температура.

Различните дължини на веригата имат прогресивно по-високи точки на кипене, така че те могат да бъдат разделени от дестилация, Това се случва в нефтена рафинерия - суровият петрол се нагрява и различните вериги се изтеглят от температурата им на изпаряване. (Вижте как работи рафинирането на петрола за подробности.)

Веригите от серията C5, C6 и C7 са много леки, лесно изпарени, бистри течности, наречени нафти. Използват се като разтворители - от тези течности могат да се правят течности за химическо чистене, както и разтворители за боя и други бързосъхнещи продукти.

Веригите от C7H16 до C11H24 се смесват и се използват за бензин. Всички те се изпаряват при температури под точката на кипене на водата. Ето защо, ако разлеете бензин по земята, той се изпарява много бързо.

Следва керосинът в гамата от C12 до C15, следван от дизелово гориво и по-тежки горива (като отоплително масло за къщи).

Следват смазочните масла. Тези масла вече не се изпаряват по никакъв начин при нормални температури. Например, моторното масло може да работи през целия ден при 250 градуса F (121 градуса C), без изобщо да се изпарява. Маслата преминават от много лека (като масло 3 в 1) през различни дебелини на моторно масло, през много гъсти зъбни масла и след това полутвърди грес. Васолин попада и там.

Веригите над гамата С20 образуват твърди частици, като се започне с парафинов восък, след това катран и накрая асфалтиран битум, който се използва за направата на асфалтови пътища.

Всички тези различни вещества идват от суров нефт. Единствената разлика е дължината на въглеродните вериги!

Какво е октан?

-Ако сте чели как работят автомобилните двигатели, знаете, че почти всички автомобили използват четиритактови бензинови двигатели. Един от ударите е компресионен ход, където двигателят компресира цилиндър, пълен с въздух и газ в много по-малък обем, преди да го запали с запалителна свещ. Количеството на компресия се нарича коефициент на компресия на двигателя. Типичният двигател може да има коефициент на компресия от 8 до 1. (Вижте как работят автомобилните двигатели за подробности.)

Най- октанова оценка на бензин ви казва колко гориво може да се компресира, преди да се запали спонтанно. Когато газът се запалва чрез компресия, а не заради искрата от запалителната свещ, това причинява почукване в двигателя. Чукването може да повреди двигателя, така че не е нещо, което искате да се случи. Долнооктановият газ (като "обикновен" 87-октанов бензин) може да се справи с най-малкото количество компресия преди запалване.

Коефициентът на сгъстяване на вашия двигател определя октановата стойност на газа, който трябва да използвате в автомобила. Един от начините за увеличаване на конските сили на двигател с даден работен обем е увеличаване на коефициента на сгъстяване. Така че "високоефективен двигател" има по-висок коефициент на сгъстяване и изисква гориво с по-висок октан. Предимството на високия коефициент на сгъстяване е, че той дава на вашия двигател по-висока степен на конски сили за дадено тегло на двигателя - именно това прави двигателя „с висока производителност“. Недостатъкът е, че бензинът за вашия двигател струва повече.

Името "октан" идва от следния факт: Когато вземете суров нефт и го "напукате" в рафинерия, в крайна сметка получавате въглеводородни вериги с различна дължина. Тези различни дължини на веригата могат след това да бъдат отделени една от друга и смесени, за да образуват различни горива. Например, метан, пропан и бутан са всички въглеводороди. Метанът има един въглероден атом. Пропанът има три въглеродни атома, свързани във верига. Бутанът има четири въглеродни атома, свързани заедно. Пентанът има пет, хексанът има шест, хептанът има седем, а октанът има осем въглерода приковани заедно.

Оказва се, че хептанът се справя с компресията много слабо. Сгъстете го само малко и той се запалва спонтанно. Октанът се справя много добре с компресията - можете да го компресирате много и нищо не се случва. Осемдесет и седем-октановият бензин е бензин, който съдържа 87-процентов октан и 13-процентов хептан (или някаква друга комбинация от горива, която има същите показатели на комбинацията 87/13 октан / хептан). Той се запалва спонтанно при дадено ниво на компресия и може да се използва само в двигатели, които не надвишават този коефициент на компресия.

Бензинови добавки

- По време на Втората световна война беше открито, че можете да добавите химикал, наречен тетраетил олово да бензин и значително да подобри своята октанова оценка. По-евтините класове бензин могат да бъдат използвани като се добави този химикал. Това доведе до широкото използване на "етилов" или "оловен" бензин. За съжаление, страничните ефекти от добавянето на олово към бензина са:

  • Оловото запушва каталитичен преобразувател и го прави неработоспособен в рамките на минути.
  • Земята се покри с тънък слой олово и оловото е токсично за много живи същества (включително за хората).

-Когато оловото беше забранено, бензинът поскъпва, тъй като рафинериите вече не могат да повишат октановите оценки на по-евтините марки. На самолетите все още е позволено да използват оловен бензин, а октановите рейтинги от 115 обикновено се използват в бутални самолети с висока мощност, а между другото реактивните двигатели изгарят керосин).

Друга често срещана добавка е MTBE. MTBE е съкращението за метил третичен бутилов етер, доста проста молекула, която се създава от метанол.

MTBE се добавя към бензина по две причини:

  1. Той подсилва октан.
  2. Това е ан насищам с кислород, което означава, че добавя кислород към реакцията, когато гори. В идеалния случай, кислородът намалява количеството на неизгорели въглеводороди и въглероден окис в изгорелите газове.

MTBE започна да се добавя значително към бензина след влизането в сила на Закона за чистия въздух от 1990 г. Бензинът може да съдържа до 10 процента до 15 процента MTBE.

Основният проблем при MTBE е, че се смята, че е така канцерогенен и се смесва лесно с вода. Ако бензин, съдържащ MTBE, изтича от подземен резервоар на бензиностанция, той може да попадне в подземни води и да замърси кладенците. Разбира се, MTBE не е единственото нещо, което навлиза в подземните води, когато резервоар изтича - както и бензинът и множество други бензинови добавки.

Според тази страница в СИП:


Въпреки че няма установен регламент за питейна вода, USEPA издаде съвет за питейна вода от 20 до 40 микрограма на литър (µg / L) въз основа на праговете на вкус и миризма. Тази консултативна концентрация има за цел да осигури голяма граница на безопасност за неканцерогенни ефекти и е в границите на допустимите граници, обикновено предвидени за потенциални канцерогенни ефекти.

-Най-вероятно е да замените MTBE в бензин етанол - нормален алкохол. Той е малко по-скъп от MTBE, но не представлява заплаха от рак.

Проблеми с бензина

- -Газолинът има два проблема при изгаряне в автомобилни двигатели. Първият проблем е свързан със смог и озон в големите градове. Вторият проблем е свързан с въглеродните и парниковите газове.

Когато автомобилите изгарят бензин, в идеалния случай биха го изгорили перфектно и не биха създали нищо освен въглероден диоксид и вода в изгорелите си газове. За съжаление двигателят с вътрешно горене не е перфектен. В процеса на изгаряне на бензина той също произвежда:

  • Въглероден окис, отровен газ
  • Азотни оксиди, основният източник на градски смог
  • Неизгорели въглеводороди, основният източник на градския озон

Каталитичните преобразуватели премахват голяма част от това замърсяване, но те също не са перфектни. Замърсяването на въздуха от автомобили и електроцентрали е истински проблем в големите градове.

Въглеродът също е проблем. Когато изгори, той се превръща в много въглероден диоксид. Бензинът е предимно въглероден по тегло, така че галон газ може да отдели от 5 до 6 килограма (2,5 кг) въглерод в атмосферата. САЩ ежедневно отделят около 2 милиарда паунда въглерод в атмосферата.

Ако беше твърд въглерод, това щеше да бъде изключително забележимо - би било като хвърляне на 5-килограмова торба захар през прозореца на колата ви за всеки галон газ. Но тъй като 5-те килограма въглерод излиза като невидим газ (въглероден диоксид), повечето от нас не го обръщат внимание. Въглеродният диоксид, излизащ от изпускателната тръба на всеки автомобил, е а парников газ, Крайните ефекти са неизвестни, но е голяма вероятността в крайна сметка да настъпят драматични климатични промени, които да засегнат всички на планетата (например, нивата на морето могат да се повишат, наводнят или разрушат крайбрежните градове). Поради тази причина нарастват усилията за заместване на бензина с водород. Вижте как работи водородна икономика за подробности.


Видео Добавка: Как работи четритактовия двигател.




Изследване


Наистина Ли Шоколадът Е Добър За Мен?
Наистина Ли Шоколадът Е Добър За Мен?

Невероятна Технология: Как Компаниите Използват Вашите Онлайн Данни
Невероятна Технология: Как Компаниите Използват Вашите Онлайн Данни

Наука Новини


Facebook Може Да Ви Накара Да Изглеждате Умно
Facebook Може Да Ви Накара Да Изглеждате Умно

Психология На Омразата: Какво Мотивира Белите Върховници?
Психология На Омразата: Какво Мотивира Белите Върховници?

Какво Обещава Ислямската Вяра На Мъчениците?
Какво Обещава Ислямската Вяра На Мъчениците?

Защо Старите Навици Умират Трудно
Защо Старите Навици Умират Трудно

Най-Добрите Пречистватели На Въздух
Най-Добрите Пречистватели На Въздух


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com