Бензин представляет собой алифатический углеводород, имеющий только цепочки из углерода и водорода. Каждая молекула включает в себя от 7 до 11 атомов углерода. Компоненты в бензине имеют молекулы.
Огнестрельное Выстреливание Бензина
В идеальных условиях при полном наличии кислорода при сгорании галлона бензина происходит двуокись углерода, вода и большое количество тепла. Примерно 132×106 Джоулей энергии, что равно 125.000 британским тепловым единицам или 36.650 ватт-часам.
Получение Бензина
Бензин производится из сырой нефти. Это черная жидкость, добываемая из недр Земли. В ней содержатся углеводороды, представляющие собой цепочки разной длины. Некоторые из них легкие и называются метаном, который состоит из одного атома углерода. Чем больше атомов углерода, тем больше получается молекула и тяжелее она.
Газообразные Углеводороды
Первые четыре соединения — CH4 (метан), C2H6 (этан), C3H8 (пропан) и C4H10 (бутан) — имеют газообразную форму, их точка кипения составляет −161, −88, −46 и −1 градусов по Фаренгейту (-107, −67, −43 и −18 градусов по Цельсию). До C18H32 углеводороды имеют жидкое состояние при комнатной температуре, а выше C19 при окружающей температуре превращаются в твердые вещества.
Извлечение Жидкостей при Дистилляции
Цепочки с молекулами C5, C6 и C7 легки и легко испаряются при подходящей температуре. Это приводит к извлечению дистиллятов — легких жидкостей — и использованию их для различных целей, таких как химическая чистка, краски и средства для быстрого высыхания. На нефтерефинировочных заводах сырая нефть разгревается для достижения желаемой температуры кипения.
Различные олифы углеводородов, от C7H16 до C11H24, используются для производства бензина. Темп. испарения этих соединений ниже темп. кипения воды, поэтому, при пролитии бензина на землю, он быстро улетучится. Далее следуют керосин и дизельное/котельное топливо. За ними — разнообразные смазочные масла: от легких (3-в-1) до моторных и трансмиссионных масел с разл. плотностью, а также полутвердые смазки и вазелин. Масла не испаряются при комнатной темп, а моторное может работать при 250°F (121°C).
Твердые Вещества из Сырой Нефти
Растворение сырой нефти в различных продуктах позволяет получать различные твердые вещества, такие как парафины, гудрон и асфальтовый битум. Длина углеродной цепочки представляет собой основное отличие между ними.
Что Такое Коэффициент Сжатия Двигателя?
Когда двигатель запускается, смесь топлива и воздуха в цилиндре сжимается до меньшего объема свечой зажигания. Это называется тактом сжатия. Степень сжатия измеряется по коэффициенту сжатия двигателя, который обычно находится в диапазоне от 8 до 1.
Октановый Индекс: Достижение Необходимого Объема Топлива До Самовоспламенения
Октановое число помогает определить, какое количество топлива должно быть сжато для достижения порога воспламенения. Если это происходит из-за сжатия, а не искры от свечи зажигания, то это может привести к заторам в работе двигателя. Это может привести к поломке двигателя. Низкооктановое топливо (напр., бензин объемом 92) может выдерживать минимальное сжатие перед воспламенением.
Влияние Коэффициента Сжатия на Автомобиль
Коэффициент сжатия Вашего двигателя определяет какой вид бензина Вам нужен для заправки. Увеличение мощности без изменения объема двигателя возможно благодаря повышению его коэффициента сжатия. Более мощный двигатель обладает большим коэффициентом сжатия и поэтому требует более высококачественного бензина. Польза от высокого коэффициента сжатия в том, что он позволяет увеличить мощность двигателя без изменения его веса, что увеличивает производительность. Но цена такого бензина выше.
Происхождение термина «октановое число»
При переработке сырой нефти получаются цепочки углеводородов различной длины. Затем эти цепочки различной длины разделяются и смешиваются для получения различных видов топлива. Например, метан, пропан и бутан являются углеводородами. Метан имеет только один атом углерода. Пропан имеет три связанных атома углерода. Бутан имеет четыре связанных атома углерода. Пентан имеет пять, гексан — шесть, гептан — семь и октан — восемь связанных атомов углерода.
Самовоспламеняющиеся Топлива
Удивительно, но гептан при небольших сжатиях может самовоспламениться. Октан выдерживает сильное сжатие, но не воспламеняется. Бензин с октановым числом 92 содержит две составляющие — 92% октана и 8% гептана (или похожую смесь). Двигатели с коэффициентом сжатия меньше определенного уровня могут использовать такую смесь безопасно.
Присадки к бензину
Во время Первой мировой было обнаружено, что добавление к бензину вещества под названием тетраэтил существенно увеличивает его октановое число. Из-за этого стали выпускать более дешевые бензины. Таким образом, стал популярен «этиловый» или «этилированный» бензин. К сожалению, пользование этим топливом имело свои последствия:
Нефтепродукты с октановым числом 115 — причина повышения цен на бензин
Свинец, содержащийся в топливе, может быстро повредить каталитический конвертер. Он оставляет тонкий слой токсина на поверхности земли, который может оказать вред людям и другим формам жизни.
В связи с этим, производство этилового топлива было запрещено, что привело к подорожанию бензина. Нефтеперерабатывающие заводы больше не могли поднимать октановое число дешевых марок бензина.
В авиации использование этилового топлива все еще разрешено. Нефтепродукты с октановым числом 115 обычно используются в самых мощных поршневых двигателях самолетов (а для реактивных двигателей — керосин).
Повышение Октанового Числа и Оксигенация Для Улучшения Выхлопа
МТБЭ получают из метанола и часто добавляют в бензин. Это сокращение от метил-трет-бутилового эфира — простая молекула. Она используется по двум причинам: увеличивает октановое число и является оксигенатом.
Оксигенаты вносят дополнительный кислород в смесь и уменьшают количество несгоревших углеводородов и угарных газов в выхлопе. Это помогает сделать бензин более чистым и эффективным.
Введение МТБЭ после Закона о чистом воздухе в 1990 г.
Допустимый уровень МТБЭ в бензине составляет от 10 до 15%. Однако, в процессе применения бензина с МТБЭ могут возникнуть проблемы: он является канцерогенным и легко растворяется в воде. При утечке из подземного резервуара на заправочной станции, МТБЭ может попасть в грунтовые воды, что приведет к их загрязнению. Однако, не только МТБЭ может вносить вклад в загрязнение грунтовых вод, но и другие присадки, содержащиеся в бензине.
В 1990 г. был принят Закон о чистом воздухе, в результате чего МТБЭ стали широко использовать. Допустимое содержание МТБЭ в бензине составляет от 10 до 15%. Применение МТБЭ имеет свои проблемы: он является канцерогенным и легко растворяется в воде. В случае утечки из подземного резервуара на заправочной станции, МТБЭ может попасть в грунтовые воды, что может привести к их загрязнению. Также, в бензине могут содер
Образование Смога и Загрязнение Воздуха при Сгорании Бензина
При сгорании бензина в двигателе есть две проблемы. Первое — это образование смога и запаха, загрязняющего воздух. Второе — это выделение углеродсодержащих и парниковых газов. Процесс заполняет выхлоп двуокисью углерода и водорода. К сожалению, двигатель внутреннего сгорания не идеален. При сгорании бензина помимо вышеуказанного также появляются побочные продукты.
Загрязнение Воздуха — Серьезная Проблема
В городах, загрязнение воздуха является одной из самых тяжелых проблем, и основной причиной является несгораемые углеводороды. Оксиды азота также стали причиной большого количества смога. Монооксид углерода является ядовитым газом. Каталитический конвертер может помочь устранить большую часть загрязнения, но он не способен решить проблемы полностью.
Проблема с Углеродом
Углерод — это проблема. При сгорании образуется много углекислого газа. Большая часть бензина состоит из углерода. При сгорании одного галлона бензина (3,8 л) в атмосферу выбрасывается 2,5 кг углерода. В США ежедневно выбрасывается почти 900 млн кг углерода.
Твердый углерод пришел бы нам на помощь
Если бы при производстве бензина был использован твердый углерод, то мы бы приметили это намного ярче. Представьте, как вы выбрасываете по одному килограмму сахарной пыли на каждый литр бензина. Сейчас, однако, этот килограмм углерода издается в виде невидимого газа, и многие просто забывают о нем. Углекислый газ, вырывающийся из патрубка выхлопных газов каждого автомобиля, является парниковым газом.
Долгосрочные последствия
Дальнейшие последствия этого неизвестны, но целый ряд причин говорит о том, что они могут привести к серьезным климатическим изменениям в жизни всего живого на планете. Например, уровень моря может подняться и вызвать наводнения, уничтожающие прибрежные города. В связи с этим, пробуют выработать альтернативные виды топлива, например, водородное.