Физика, бензин и АЗС
Каждую зиму на всех ресурсах поднимаются темы про то, что на АЗС недоливают бензин. Кому-то 5, а кому то и 10 литров лишних входит относительно паспортного объема бака.
Мне вот тоже зимой почему-то влезает на 5-7 литров солярки больше, чем должно.
Когда то давно, лет 15 назад, я задался этим вопросом всерьез, ибо времена были мутные, обман был на каждом шагу. И обратился в организацию, которая контролирует работу АЗС. В ответ на что мне показали мерный бидончик с кучей каких-то циферок и температурных меток и предложили прочитать учебник по физике. Т.е. послали меня в заднепроходное отверстие, но указали, откуда копать в сторону истины. Ну, я и пошел. За учебником.
Я попытался разобраться, насколько меня обманули на АЗС и сколько же они занесли проверяющим, что так меня послали. Оказалось, что не обманули. И вот почему:
Коэффициент теплового расширения бензина один из самых больших для жидкостей — 0,00124 на каждый градус. У воды меньше — 0,0006 на градус.
Все проверки заправочных колонок производятся при температуре +20 градусов: Т.е. ТРК должна налить в мерный бидончик такое количество жидкости, которое при нагревании до +20 градусов будет ровно по метке. (на старых бидончиках мне показывали метки для разных температур топлива — от -45 до +45, эти метки были весьма далеки друг от друга, если что)
Так же на старых колонках зимой меняли шестерни на расходомерах, пытались делать что-то там еще. На новом оборудовании ничего не надо менять, просто расходомер сам калибруется в зависимости от температуры топлива в резервуаре.
А теперь всё это, но уже по-русски, на простом языке:
Нефтебаза продает топливо в тоннах, а не в литрах. АЗС продает уже в литрах. И если топливо холодное, то оно сжимается (коэффициент температурного расширения), становится более плотным, поэтому из тонны получается меньше литров, чем летом. 1325 литров летом при +20 и всего 1240 литров зимой при -20. Поэтому зимой оборудование отпускает меньше топлива в литрах, но столько же в килограммах. Это законно, такая информация есть в документах по калибровке топливораздающих колонок.
А теперь примеры:
+20 градусов. Отбиваем на кассе 50 литров и заливаем в мерный бидон. Топливо плещется ровно на отметке 50 литров (допуск 0,25%, т.е. с точностью 125 мл. на 50л.) Радуемся.
-20 градусов. Отбиваем на кассе те же 50 литров и заливаем в тот же бидон. Получаем недолив 2,48 литра и еще 125 мл. Тихо офигеваем, несем бидон в лабораторию и ставим на стол. Ждём, пока бидон медленно прогревается. И так же офигеваем, когда через несколько часов уровень бензина достигает метки. Причина в том, что от мороза бензин сжался (0,00125 на каждый из 40 градусов разницы между номинальной и текущей температурой дают 4,9% потери объема).
-60 градусов. Смотрим, как замерзающий бензин стекает с шланга в бак. Влезает на 10% больше, чем должно. Хочется идти бить морду заправщику. Но пока машина стоит в тёплом гараже с полным баком, расширяющийся бензин рвёт в клочья бак и разливается по полу гаража. Никуда не идём… (0,00125*80=9,8% от объема!)
Таким образом, современная заправка нальет в любую погоду такое количество бензина, которое при нагреве до +20 градусов займёт ровно номинальный объем. Это законно.
Теперь к вопросу про объем самого бензобака.
В документах на машину указывается номинальный объем бака, причем без учёта топливной магистрали и заправочной горловины, а так же без учета объема пароуловителя (его может не быть). У большинства иномарок в горловину входит 4-5 литров, пока сработает отсечка, т.к. труба весьма толстая. Если машина стоит под углом, а на баке сверху есть горб-пароуловитель, то еще 3-4 литра вполне поместятся. А еще, пластиковые баки всегда делаются чуть больше номинала, процентов на 10. Итого в бак 50 литров можно запихать 62 литра бензина, если поставить машину под уклон. А если еще залить холодный (-20 градусов) бензин, то целых 65 литров и еще место останется.
Вот так вот с помощью физики мне удалось понять, что владельцы той АЗС не заносили взятку проверяющим, а просто работали в полном соответствии с действующими нормативами. Что впрочем не помешало им залить на прошлой неделе мне в бак 52 литра светлого печного топлива под видом зимней солярки…
А как обманывают на заправках?
1. Погрешность в 0,25% — это не много, но постоянно. Это 2,5 литра с кубометра. Или всего 100 литров с бензовоза
2. Корректировка температуры топлива: иногда ее делают вручную с рабочего места оператора. Если летом задать температуру -40, то можно экономить 7,5 процентов от проданного топлива. Всего 3000 литров с каждого бензовоза и жизнь удалась.
3. Просто свёрнутый счетчик на совсем пиратских АЗС — тут хоть сколько можно слить.
То, что в мороз в бензобак войдет больше бензина, чем в теплую погоду, всего лишь миф
Разрушаем миф: влезет ли в бензобак больше топлива в сильный мороз?
«Лучше заправлять машину бензином утром, когда температура меньше, чем днем, когда тепло. Таким образом вы получите больше газа » — наверняка вы уже слышали что-то подобное или читали в Интернете. Но в самом ли это деле? Это правда, или миф? Действительно ли можно залить в бак больше бензина в сильный мороз по сравнению с плюсовой температурой?
Что говорит наука? Поскольку бензин является жидкостью, то, чем холоднее становится температура окружающей среды, тем жидкость уменьшается в объеме, и наоборот. Это, кстати, относится и к газам. Чем выше температура газа, тем больше они расширяются. Бензин расширяется и значительно сокращается при изменении температуры гораздо больше, чем вода.
Величина этого изменения объема измеряется коэффициентом теплового расширения.
Это часто описывается греческой буквой β. Коэффициент теплового расширения измеряет изменение объема (как отношение) на основе изменения температуры.
Ниже приведена таблица для некоторых распространенных жидкостей. Типичными единицами этого параметра являются 10 -6 / K (сколько миллионных долей исходного объема изменяется при изменении жидкости на один Кельвин).
| жидкость | β (10 -6 / К) |
|---|---|
| Этиловый спирт | +1120 |
| Бензин | 950 |
| Реактивное топливо | 990 |
| Ртуть | 181 |
| Вода | 207 |
* (Все вышеперечисленное измерено при 20 ° C)
Как видите, в верхней строчке находится — этиловый спирт. Это имеет смысл сейчас, большинство термометров сегодня наполнены жидким спиртом, содержащим красную краску. Коэффициент теплового расширения помогает держать спиртовые термометры точными.
Бензин имеет большой коэффициент расширения — 950. Его объем изменяется в 4,5 раза больше, чем вода при каждом изменении температуры.
Коэффициент теплового расширения бензина
один из самых больших для жидкостей — 0,00124 на каждый 1 градус.
Для сравнения коэффициент теплового расширения воды меньше — 0,0006 на 1 градус.
Если владелец автозаправочной станции получает 3785 литров бензина (1000 галлонов) при температуре 15 ° C, а затем он попадает в подземное хранилище, где температура составляет всего 4 ° C объем бензина немного увеличится. Если же бензовоз приедет на АЗС в сильный мороз, то при заливке топлива в подземный бак, объем бензина уменьшиться. Но все это обычно заботит автовладельца заправки.
Но может ли подобное изменение объема топлива быть выгодным для автомобилистов? На самом деле, нет. Все дело в том, что бензин на заправочных станциях хранится в подземных резервуарах, где объем топлива постоянен, так как он не зависит от температуры воздуха на поверхности.
На глубине температура, в зависимости от того, как глубоко под землей находится бак, температура составляет 4-10 градусов.
Бензин в этих баках на АЗС хранится при этой температуре круглый год. Так что любые перепады температуры не влияют на физический объем бензина в хранилище. Таким образом у водителей нет никакого преимущества в заправки автомобиля в сильный мороз по сравнению с плюсовой температурой.
Подземные резервуары действуют как гигантские изолированные термосы. Это означает, что из-за удельной теплоемкости бензина, изоляционных свойств подземного хранилища и короткого периода времени, в течение которого бензин будет оставаться в подземном резервуаре (на многих АЗС за день продается весь бак, в результате чего на заправку бензовоз приезжает не менее 1 раза в день), температура бензина не будет сильно изменяться (и соответственно его объем) при заливки новой партии топлива, а также при его заливки автомобилистами.
Когда выгоднее покупать бензин
Мало кто задумывается, что бензин, как и остальные жидкости, обладает сложными физическими свойствами и некоторые из них помогают экономить.
Что происходит с топливом при изменении температуры
Начать стоит с того, что каждая физическая субстанция имеет плотность. Эта физическая величина отражает отношение массы тела к объёму, занимаемому им. Она непостоянна и может изменяться под воздействием множества внешних факторов. Один из них — температура. Коэффициент теплового расширения бензина один из самых больших для жидкостей и составляет 0,00124 на каждый градус. Всё это ведёт к тому, что при снижении температуры окружающей среды его плотность увеличивается, а при увеличении температуры — уменьшается.
Когда можно получить больше горючего за те же деньги
В основном на современных АЗС топливо хранится в подземных баках. Температура там относительно стабильна и составляет от 4 до 10 градусов. Однако зимой, при особо сильных холодах она может значительно падать. Из-за этого плотность бензина резко увеличивается. В результате автовладелец получает чуть больше горючего за те же деньги. И чем ниже температура во время заправки автомобиля — тем больше бесплатного топлива попадает автолюбителю в бензобак.
Почему автозаправки больше зарабатывают летом
Несмотря на кажущуюся выгоду для обычных людей, изменения в малых объёмах горючего незначительны. Совсем другое дело, когда выгоду пытается получить сам владелец АЗС. Покупка топлива может производиться и по весу, и по объёму. В любом из этих случаев, владелец автозаправки покупает фиксированное количество бензина. Зачастую пополнение запасов на АЗС происходит ночью, когда температура ниже. К полудню бензин нагревается на несколько градусов, что понижает его плотность. В результате объём горючего возрастает, а, следовательно, возрастает и прибыль. Каждый градус позволяет получить лишний литр топлива при условии наличия около 1000 литров. Так, залитая в 0 градусов 1000 литров бензина, при +10 градусах будет уже 1010 литрами.
Конечно, обычный автовладелец вряд ли получит хоть какую-то ощутимую выгоду от заправки в холодную погоду. А вот для владельцев АЗС смена температуры — неплохая возможность заработать немного больше, продав то же количество топлива клиентам.