Hvordan Bensin Virker

{h1}

Uden benzin, vil verden som vi ved det slibe til en skræmmende stop. Usa alene forbruger godt over hundrede milliarder gallons benzin om året. Lær alt om dette vigtige brændstof.

I USA og resten af ​​den industrialiserede verden er benzin absolut en vigtig væske. Det er så vigtigt for økonomien som blodet er for en person. Uden benzin (og dieselbrændstof) vil verden som vi ved det slukke. USA alene forbruger noget som 130 milliarder liter (næsten 500 milliarder liter) benzin om året!

Hvad er det i benzin, der gør det så vigtigt? I denne artikel lærer du præcis, hvad benzin er, og hvor den kommer fra.

Hvad er benzin?

- -Gasolin er kendt som en alifatisk kulbrinte. Med andre ord består benzin af molekyler, der består af kun hydrogen og kulstof, der er anbragt i kæder. Bensinmolekyler har fra syv til 11 carbonatomer i hver kæde. Her er nogle fælles konfigurationer:

H H H H H H H | | | | | | H-C-C-C-C-C-C-H-heptan | | | | | | | H H H H H H H H H H H H H H | | | | | | | | H-C-C-C-C-C-C-C-H-oktan | | | | | | | | 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-H-nonan | | | | | | | | 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-H-dekan | | | | | | | | | | H H H H H H H H H H

Typiske molekyler fundet i benzin

Når du brænder benzin under ideelle forhold, får du med ilt nok carbondioxid (fra carbonatomerne i benzin), vand (fra hydrogenatomerne) og masser af varme. En liter benzin indeholder ca. 132 x 106 joules af energi, hvilket svarer til 125.000 BTU eller 36.650 watt-timer:

  • Hvis du tog en 1.500 watt rumvarmer og forlod den på fuld blast for en hel 24-timers dag, handler det om, hvor meget varme der er i en gallon gas.
  • Hvis det var muligt for mennesker at fordøje benzin, ville en gallon indeholde omkring 31.000 fødekalorier - energien i en gallon benzin svarer til energien i omkring 110 McDonalds hamburgere!

Hvor kommer benzin fra?

- -Gasolin er lavet af råolie. Råolien pumpet ud af jorden er en sort væske kaldet petroleum. Denne væske indeholder carbonhydrider, og carbonatomerne i råolie binder sammen i kæder af forskellig længde.

Det viser sig, at carbonhydridmolekyler af forskellig længde har forskellige egenskaber og adfærd. For eksempel er en kæde med kun et carbonatom i den (CH4) den letteste kæde, kendt som methan. Metan er en gas så lys, at den flyder som helium. Da kæderne bliver længere, bliver de tungere.

De fire første kæder - CH4 (methan), C2H6 (ethan), C3H8 (propan) og C4H10 (butan) - er alle gasser, og de koger ved henholdsvis -161, -88, -46 og -1 grader F (-107, -67, -43 og -18 grader C). Kæderne op gennem C18H32 eller deromkring er alle væsker ved stuetemperatur, og kæderne over C19 er alle faste stoffer ved stuetemperatur.

De forskellige kædelængder har progressivt højere kogepunkter, så de kan skilles ud af destillation. Dette er hvad der sker i et olieraffinaderi - råolie opvarmes, og de forskellige kæder trækkes ud af deres fordampningstemperaturer. (Se Sådan fungerer olieraffinering for detaljer.)

Kæderne i C5-, C6- og C7-serien er alle meget lette, let fordampede, klare væsker kaldet naphthas. De bruges som opløsningsmidler - rensemidler kan fremstilles af disse væsker samt malingsopløsningsmidler og andre hurtigtørrende produkter.

Kæderne fra C7H16 til C11H24 blandes sammen og anvendes til benzin. Alle fordampes ved temperaturer under vandets kogepunkt. Derfor fordampes det meget hurtigt, hvis du spilder benzin på jorden.

Næste er petroleum, i C12 til C15 rækkevidde, efterfulgt af dieselolie og tungere brændselsolier (som varmeolie til huse).

Herefter kommer smøreolierne. Disse olier fordamper ikke længere på nogen måde ved normale temperaturer. For eksempel kan motorolie løbe hele dagen ved 250 grader F (121 grader C) uden at fordampe overhovedet. Olier går meget lette (som 3-i-1 olie) gennem forskellige tykkelser af motorolie gennem meget tykke gearolier og derefter halvfaste fedtstoffer. Vasoline falder også derinde.

Kæder over C20-området danner faste stoffer, der starter med paraffinvoks, derefter tjære og endelig asfaltbitumen, som bruges til at lave asfaltveje.

Alle disse forskellige stoffer kommer fra råolie. Den eneste forskel er længden af ​​kulstofkæderne!

Hvad er octan?

-Hvis du har læst Hvordan bilmotorer arbejder, ved du, at næsten alle biler bruger firetakts benzinmotorer. Et af stregerne er kompressionstryk, hvor motoren komprimerer en cylinder fuld af luft og gas til et meget mindre volumen, inden det tændes med en tændrør. Mængden af ​​kompression kaldes kompressions forhold af motoren. En typisk motor kan have et kompressionsforhold på 8 til 1. (Se, hvordan bilmotorer arbejder for detaljer.)

Det oktan rating af benzin fortæller dig, hvor meget brændstoffet kan komprimeres, før det spontant antændes. Når gas antændes ved kompression snarere end på grund af gnisten fra tændrøret, forårsager det banke i motoren. Knocking kan beskadige en motor, så det er ikke noget, du vil have hændt. Lavere-oktangas (som "almindelig" 87-oktan benzin) kan håndtere den mindste mængde kompression, før de tændes.

Kompressionsforholdet mellem din motor bestemmer oktanværdien af ​​den gas, du skal bruge i bilen.En måde at øge hestekræfterne på en motor med en given forskydning er at øge kompressionsforholdet. Så en "højtydende motor" har et højere kompressionsforhold og kræver højere oktanbrændstof. Fordelen ved et højt kompressionsforhold er, at det giver din motor højere hestekræfter for en given motorvægt - det er det, der gør motoren "høj ydeevne". Ulempen er, at benzinen til din motor koster mere.

Navnet "oktan" kommer ud fra følgende kendsgerning: Når du tager råolie og "knækker" den i et raffinaderi, kommer du ender med at få carbonhydridkæder af forskellige længder. Disse forskellige kædelængder kan derefter adskilles fra hinanden og blandes for at danne forskellige brændstoffer. For eksempel er metan, propan og butan alle carbonhydrider. Methan har et enkelt carbonatom. Propan har tre carbonatomer kædet sammen. Butan har fire carbonatomer kædet sammen. Pentan har fem, hexan har seks, heptan har syv og oktan har otte carbonatomer kædet sammen.

Det viser sig, at heptan håndterer kompression meget dårligt. Komprimer det lidt, og det antændes spontant. Octane håndterer kompression meget godt - du kan komprimere det meget, og der sker ikke noget. Otteoghalvhalv-oktan benzin er benzin, der indeholder 87 procent octan og 13 procent heptan (eller en anden kombination af brændstoffer, der har samme præstation af 87/13 kombinationen af ​​oktan / heptan). Det antændes spontant på et givet kompressionsniveau og kan kun anvendes i motorer, der ikke overstiger kompressionsforholdet.

Benzin tilsætningsstoffer

- I løbet af WWI blev det opdaget, at du kan tilføje et kemikalie kaldet tetraethyl-bly at benzin og forbedre sin oktan rating betydeligt. Billigere kvaliteter benzin kunne gøres brugbare ved at tilføje dette kemikalie. Dette førte til udbredt anvendelse af "ethyl" eller "blyfri" benzin. Desværre er bivirkningerne ved at tilføje bly til benzin:

  • Bly clogs en katalysator og gør den ubrugelig inden for få minutter.
  • Jorden blev dækket af et tyndt lag af bly, og bly er giftig for mange levende ting (herunder mennesker).

-

- Da forbuddet blev forbudt, blev benzin dyrere, fordi raffinaderierne ikke kunne øge oktanklasserne for billigere kvaliteter mere. Fly kan stadig bruge blyholdig benzin, og oktantal på 115 er almindeligvis brugt i supermotorer med højtydende stempelfly (jetmotorer brænder petroleum, forresten).

Et andet almindeligt additiv er MTBE. MTBE er akronym for methyl tertiær butylether, et ret simpelt molekyle, der er skabt af methanol.

MTBE bliver føjet til benzin af to grunde:

  1. Det øger octan.
  2. Det er en oxygenat, hvilket betyder at det tilføjer ilt til reaktionen, når det brænder. Ideelt reducerer et oxygenat mængden af ​​uforbrændte carbonhydrider og carbonmonoxid i udstødningen.

MTBE begyndte at få tilsat benzin på en stor måde, efter at Clean Air Act fra 1990 trådte i kraft. Bensin kan indeholde så meget som 10 procent til 15 procent MTBE.

Hovedproblemet med MTBE er, at det antages at være kræftfremkaldende og det blandes nemt med vand. Hvis benzin indeholdende MTBE lækker fra en underjordisk tank ved en tankstation, kan den komme i grundvand og forurene brønde. Selvfølgelig er MTBE ikke det eneste, der kommer i grundvandet, når en tank lækker - det er også benzin og en lang række andre benzintilsætningsstoffer.

Ifølge denne side i EPA:


Selvom der ikke er etableret drikkevandsregulering, har USEPA udgivet et drikkevandsrådgivning på 20 til 40 mikrogram pr. Liter (μg / L) på basis af smags- og lugtgrænser. Denne rådgivende koncentration er beregnet til at tilvejebringe en stor sikkerhedsmargen for ikke-cancervirkninger og ligger inden for margenområdet typisk for potentielle kræftfremkaldende virkninger.

-

-Den mest sandsynlige ting at erstatte MTBE i benzin er ethanol - normal alkohol Det er noget dyrere end MTBE, men det er ikke en kræftrisiko.

Problemer med benzin

- -Gasoline har to problemer, når det brændes i bilmotorer. Det første problem har at gøre med smog og ozon i storbyerne. Det andet problem har at gøre med kulstof og drivhusgasser.

Når biler brænder benzin, ville de ideelt set brænde det perfekt og skabe intet andet end kuldioxid og vand i deres udstødning. Desværre er forbrændingsmotoren ikke perfekt. Ved forbrænding af benzinen producerer den også:

  • Carbonmonoxid, en giftig gas
  • Nitrogenoxider, den vigtigste kilde til urban smog
  • Uforbrændte carbonhydrider, den vigtigste kilde til urban ozon

Katalysatorer eliminerer meget af denne forurening, men de er heller ikke perfekte. Luftforurening fra biler og kraftværker er et reelt problem i storbyerne.

Carbon er også et problem. Når det brænder, bliver det til masser af kuldioxidgas. Benzin er for det meste kulstof efter vægt, så en gallon af gas kan frigive 5 til 6 pund (2,5 kg) kulstof i atmosfæren. USA frigiver ca. 2 milliarder pounds carbon i atmosfæren hver dag.

Hvis det var fast kulstof, ville det være yderst mærkbart - det ville være som at smide en 5 pund sæk sukker ud af vinduet på din bil for hver liter brændt gas. Men fordi de 5 pund kulstof kommer ud som en usynlig gas (kuldioxid), er de fleste af os uvidende om det. Kuldioxid, der kommer ud af hver bilens udstødningsrør er a drivhusgas. De ultimative virkninger er ukendte, men det er en stærk mulighed for, at der i sidste ende vil være dramatiske klimaændringer, som påvirker alle på planeten (for eksempel kan havniveauet stige, oversvømme eller ødelægge kystbyer). Af denne grund er der voksende bestræbelser på at erstatte benzin med hydrogen.Se, hvordan Hydrogen Economy fungerer for detaljer.


Video Supplement: Hvordan virker V-Power i din bils motor?.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com