Бензин является алифатическим углеводородом. Другими словами, структура бензина содержит молекулы, которые состоят только из цепочек углерода и водорода. Каждая молекула бензина может содержать от 7 до 11 атомов углерода. Молекулы, присутствующие в бензине.

Сжигание бензина

В идеальных условиях, при наличии достаточного количества кислорода, при сгорании бензина образуются две молекулы углекислого газа, вода и огромное количество тепла. В одном галлоне бензина обычно содержится около 132 млн. джоулей энергии, что эквивалентно 125 000 британских тепловых единиц или 36 650 ватт-часов.

Получение бензина

Бензин производят из сырой нефти. Такая жидкость добывается из подземных глубин. Она состоит из углеводородных молекул разной длины. Чем больше атомов углерода, тем тяжелее молекула. Наилегчайшей является СН4 — метан. Он газовый, легкий как гелий.

Последовательности До C18H32 являются жидкостями при обычной температуре

Четыре начальные цепочки — CH4, C2H6, C3H8 и C4H10 — все они газы и при −161, −88, −46 и −1 градусах F (-107, −67, −43 и −18 градусах C) превращаются в жидкость. До C18H32 под комнатными условиями они также сохраняют жидкостное состояние, а длиннее C19 при расположении по комнатной температуре превращаются в твердое вещество.

Высокая температура кипения коротких цепочек позволяет их отделить путем дистилляции. На нефтеперерабатывающих заводах она применяется для выделения различных компонентов во время нагревания сырой нефти.

Так, C5, C6 и C7 — легкие, легко испаряемые жидкости, именуемые дистиллятами, используются в качестве растворителей для различных продуктов, таких как химическая чистка, краски и другие материалы, которые быстро высыхают.

Смешанные Цепочки От C7H16 До C11H24 Используются Для производства Бензина

Температура Испарения Ниже Температуры Кипения Воды, Поэтому Пролив Бензина На землю Будет Очень Быстро Испаряться.

Далее Идут Керосин От C12 До C15, Дизельное Топливо И Котельное Топливо

Для Примера Для Отопления Домов. Масла От Очень Легких До Моторных Масел Различной Плотности, Плотных Трансмиссионных Масел И Полутвердых Смазок Не Испаряются При Комнатной Температуре. Например, Моторное Масло Может Работать При 250°F (121°C) Весь День. В Этот Список Также Входит Вазелин.

Твердые Вещества из Сырой Нефти

Цепочки длинной более С20 имеют свойство твердости, начиная от парафинов, гудрона и до битума для асфальтированных дорог. Эти разнообразные вещества получаются из нефтевой сырьевой массы. Но что их отличает друг от друга? Ответ прост — длина их углеродных цепочек!

Что такое Октановое Число?

Четырехтактные бензиновые двигатели используются в практически всех автомобилях, одним из тактов является такт сжатия, во время которого двигатель сжимает топливно-воздушную смесь. Эта степень сжатия называется октановым числом двигателя и обычно составляет от 8 до 1.

Значение Октанового числа

Октановое число показывает, какой объем топлива может быть сжат до достаточно высокого давления для возникновения самовоспламенения. Если горение возникает из-за повышенного давления, а не искры от зажигания, это может привести к проблемам с работой двигателя и даже его поломке. Низкооктановый бензин (например, обычный 92-й) способен выдерживать минимальное сжатие перед воспламенением.

Влияние Коэффициента Сжатия на Автомобиль

Коэффициент сжатия двигателя определяет октановое содержание бензина, необходимое для заправки автомобиля. Повышение мощности без изменения объема двигателя достигается путем увеличения коэффициента сжатия. Высокий коэффициент сжатия необходим для более мощного двигателя, а также для более дорогостоящего бензина. Одним из преимуществ является то, что высокий коэффициент сжатия повышает мощность двигателя без изменения веса. Но цена более дорогого бензина становится неизбежной характеристикой.

«Октановое число» — как оно получило свое название

При переработке сырой нефти получают углеводородные цепи различной длины. Затем эти цепочки разделяются и смешиваются для получения различных видов топлива, таких как метан, пропан и бутан. Метан содержит только один атом углерода, пропан — три, бутан — четыре, пентан — пять, гексан — шесть, гептан — семь, а октан — восемь связанных атомов углерода.

Анализ прочности к сжатию топлива

Гептан может подвергаться лишь небольшому сжатию — при больших значениях, происходит его самовоспламенение. Октан в свою очередь имеет более высокую степень прочности: даже при сильном сжатии, он не вспыхивает. Бензин с октановым числом 92 состоит из 92% октана и 8% гептана (или других видов топлива с аналогичными свойствами). Такое топливо может быть использовано в двигателях, где коэффициент сжатия не превышает данную величину.

Добавление Тетраэтила в Бензин

Во время Первой мировой войны было открыто, что при добавлении вещества под названием тетраэтил, октановое число резко возрастает. Это позволило производить дешевые варианты бензина, известные как «этиловые» или «этилированные». Однако, это имело негативные последствия:

Запрет этилового топлива

Свинец, содержащийся в топливе, может быстро подавить каталитический конвертер, приведя к его полной неисправности. Также этот металл является токсичным для животных и человека, а при выбросах он прикрывает весь планетарный поверхность тонким слоем. В связи с этим был запрещен использование этилового топлива, что привело к повышению цен на бензин из-за невозможности производства дешевых марок. Однако на самолетах до сих пор используется этиловое топливо с октановым числом 115, а для мощных поршневых двигателей применяется керосин.

Добавление МТБЭ к бензину

Для бензина добавляют МТБЭ (метил-трет-бутиловый эфир), получаемый из метанола. Это способствует повышению октанового числа и добавлению оксигената в смесь, который расщепляет кислород в процессе горения. Это означает, что можно достичь идеального результата: снижение количества несгоревших углеводородов и угарного газа в выхлопе.

Вследствие принятия Закона о чистом воздухе в 1990 г. МТБЭ были активно использованы в бензине, с содержанием от 10 до 15%. Одной из проблем с использованием МТБЭ является его канцерогенность и легкое смешивание с водой. В случае утечки бензина с присадками из подземного резервуара на заправочной станции, они могут попасть в грунтовые воды, что приведет к их загрязнению.

После принятия Закона о чистом воздухе МТБЭ широко использовались в бензине, с содержанием от 10 до 15%. Основной проблемой является канцерогенность и легкое смешивание с водой. Утечка бензина с МТБЭ из резервуара приводит к загрязнению грунтовых вод, т. к. в составе бензина могут содержаться другие присадки.

Проблемы с Использованием Бензина

Существует две замечания по поводу использования бензина для двигателя. Первое включает в себя выброс смога и изменения чистоты воздуха. Второе предусматривает высвобождение углекислого газа и парниковых газов. Во время сгорания бензина происходят последствия, в результате которых появляется двуокись углерода и вода. К сожалению, двигатель внутреннего сгорания не идеален и в процессе высвобождаются продукты горения.

Загрязнение Воздуха — серьезная Проблема

Монооксид Углерода является ядовитым газом, а оксиды азота — основной причиной смога в городах. Несгораемые углеводороды также привносят свой вклад в загрязнение воздуха. Каталитический конвертер помогает устранить значительную часть загрязнения, но не является идеальным решением. Загрязнение воздуха из-за автомобилей и электростанций представляет собой болезненную проблему для больших городов.

Проблемный углерод

При сжигании углерода образуется огромное количество углекислого газа. В США основным компонентом бензина является углерод, поэтому каждый галлон (3,8 л) потребленного бензина выбрасывает в атмосферу примерно 5–6 фунтов (2,5 кг) углерода. Ежедневно в США в атмосферу выбрасывается около 2 млрд. фунтов (900 млн. кг) углерода.

Сложность Двуокиси Углерода

Если бы был сформирован из твердого углерода, то мы бы заметили большее количество данного вещества — это то, что происходит при выбрасывании одного килограмма сахарной пудры за литр бензина. Так как вещество представляет собой невидимый газ (углекислый), многие забывают об этом.

Углекислый газ, который исходит из выхлопных труб автомобиля, является парниковым газом. Долгосрочные последствия этого неизвестны, но вероятность наступления серьезных изменений в климате по всей планете достаточно высока (разлив морей, погружение городов в воду). Чтобы избежать этого, стремятся использовать водородное топливо вместо бензина.