Изменение давления азота при изменении температуры

Азот в шинах — зачем?
Вот такими заголовками пестрят многие грузовые и легковые шиномонтажки
Азот — это стабильное давление в шине! Значительное уменьшение колебания давления в шинах не зависимо от скорости движения автомобиля, нагрузки и температуры окружающей среды
Накачал шину азотом — проверяй давление в шине в три раза реже!
Азот – это экономично и безопасно! Снижение вероятности взрыва шины.
Азот — предотвращает старение шины!
Азот в шинах — это уменьшение шума и вибрации от контакта шины с дорожным покрытием, повышение плавности и мягкости прохождения неровностей дорожного покрытия, улучшение сцепления с дорожным покрытием и уменьшение тормозного пути
Азот в шине — уменьшает износ грузовых и легковых шин и обеспечивает равномерность износа
Азот в шине — это снижение нагрузки на подвеску автомобиля, улучшение амортизации колес
На этом преимущества накачки шин азотом не заканчиваются, Вы также "получаете:"

— Улучшение управляемости автомобилем

— Улучшение устойчивости при прохождении поворотов, перестроениях и съездах на обочину

— Уменьшение пробуксовки колес при экстренном старте

— Повышение работоспособности колес при повышенных нагрузках и температурах

— Уменьшение вероятности повреждения диска при попадании в яму, наезде на бордюр и др.

— Исключение процессов окисления металлокорда шины и материала диска

Преимущества использования азота давно оценила Западная Европа. Там в шинных мастерских и специализированных центрах такая услуга – обычное дело.

Особенно актуальна данная тема для водителей-дальнобойщиков, использующих на еврофурах цельно-металлокордные шины с очень высоким внутренним давлением (около 8 бар).

Однако и водителю легковушки не вредно знать, что шина, накачанная азотом, ровнее держит давление. Это выражается в том, что при чрезмерном разогреве шины летом или при значительном падении окружающей температуры зимой не происходит резкого изменения давления в шине. А что слишком высокое или низкое давление вредно для шин, объяснять не нужно. Если шина стоит 12-18 тысяч рублей, то немного потратиться на сохранение ее "здоровья" — святое дело.

Кроме того, в шине, накачанной азотом, медленнее происходит естественное падение давления. Это процесс происходит постоянно на молекулярном уровне, а так как молекулы азота достаточно крупные, они хуже проходят через молекулярную структуру резины. При этом реже требуется подкачка колеса.

Воздух, которым мы дышим и которым наполняем наши легкие и шины, содержит около 21% кислорода и 78% азота.

Кислород оказывает вредное воздействие на резину. Во-первых, он ускоряет ее старение. Во-вторых, кислород проникает сквозь самые тончайшие отверстия, "вытекает" из самых герметичных резервуаров, следовательно, и из шины. Азот не так легко выходит из шины, как воздух, т. е. потери давления гораздо меньшие, чем при наполнении шины воздухом. Известно также, что находящийся в шине под давлением кислород ускоряет процессы коррозии обода. Кислород способствует повреждению боковых стенок и каркаса шин.

Наполнение шин азотом, т.е. без кислорода, снижает влажность в шине, что увеличивает ее долговечность. Преимущества наполнения шин азотом давно известны и использовались до сих пор в основном для наполнения шин грузовых автомобилей и автобусов, а также во всех случаях, когда необходимо было добиться особых свойств шин, например, при достижении рекордных скоростей автомобилей.

Хотя пока нет никаких официальных предписаний относительно наполнения шин азотом, многие шинные сервисы уже широко предлагают эту услугу своим клиентам.

После того как наполнение шин азотом получило широкое распространение для шин грузовых автомобилей, автобусов, тракторов, сейчас начинается широкое использование азота и для шин легковых автомобилей. Эффективность применения азота для наполнения шин вместо воздуха основана на том, что он является "благородным" (инертным) газом, в нем не содержатся пыль, масло, влажные частицы, а также другие составляющие, снижающие долговечность колеса. Поэтому азот – это синоним безопасности для шин и лиц, его использующих. Преимущества использования азота для накачки шин состоят в следующем:
Отсутствует окислительный процесс металлокорда шины. Кислород, содержащийся в воздухе, является окислителем, а высокая влажность внутри покрышки, накачанной воздухом, приводит к конденсации влаги при перепадах температур. Вместе эти факторы приводят к коррозии металлокорда, следовательно, уменьшают срок жизни покрышки. Влажность азота близка к нулевой, к тому же он не является окислителем.
Давление в шине, накачанной воздухом, резко меняется в зависимости от текущей температуры шины, а летом, естественно, это давление достигает максимальных величин. Коэффициент теплового расширения воздуха велик: для колеса легкового автомобиля повышение давления в шине может достигать 0,5-0,8 атмосферы. Под нагрузкой малейшая шишка на покрышке автомобиля может привести к взрыву, причем, если лопнет переднее колесо, результат будет непредсказуемым. Для азота коэффициент теплового расширения гораздо ниже: давление в шине в результате разогрева изменится лишь на 0,1 атмосферы, следовательно, обеспечивается стабильность давления внутри шины при любой температуре.
Колеса спортивных автомобилей, начиная с Формулы-1 и заканчивая кольцевыми гонками, накачиваются только азотом. Любителям больших скоростей мы рекомендуем последовать примеру профессиональных гонщиков.
Стабильность давления важна также для самих покрышек, которые, при изменении температуры и давления, изнашиваются с большей интенсивностью. Накачивая шины азотом, Вы значительно продлите срок их эксплуатации.

Читайте также:  Какая автомагнитола лучше сони или пионер

Итак, экономия очевидна — шины служат дольше, никогда не лопнут и не взорвутся. Кстати, практичные иностранцы уже много лет накачивают шины азотом. На каждой АЗС или автосервисе наряду с обычным компрессором имеется азотный. Работники сервиса узнают, что нужно накачивать колеса азотом по цветным колпачкам вентилей. Приобретая автомобиль, пригнанный из-за границы, обратите на это внимание.

А теперь разберемся более подробно со всеми преимуществами накачки шин азотом, но для начала освежим в памяти курс физики общеобразовательной школы, а для многих шиномонтажников это возможно станет просто открытием и перевернёт всё представление о накачке шин и не только азотом. И те прилежные ученики, которые не раскурили учебник физики раньше и дотянули до 9-го класса, могли почерпнуть на уроках следующее:

Мультипликация, представляющая зависимость объёма газа от температуры (закон Гей-Люссака)

Закон Гей-Люссака — закон пропорциональной зависимости объёма газа от абсолютной температуры при постоянном давлении, названный в честь французского физика и химика Жозефа Луи Гей-Люссака, впервые опубликовавшего его в 1802 году.

В русско- и англоязычной научной литературе существуют некоторые различия в наименовании законов, связанных с именем Гей-Люссака. Эти различия представлены в следующей таблице.Русскоязычное название Англоязычное название Формула
Закон Гей-Люссака Закон Шарля (en:Charles’s law)
Закон Гей-Люссака
Закон объёмов (Volumes Law) V / T = const
Закон Шарля Закон Гей-Люссака (en:Gay Lussac’s law)
Второй закон Гей-Люссака P / T = const
Закон объёмных отношений Закон Гей-Люссака (en:Gay Lussac’s law)

За кем бы ни оставался приоритет этого открытия, Гей-Люссак первым продемонстрировал, что закон применим ко всем газам. (ВНИМАНИЕ! Ещё раз повторимся: ЗАКОН ПРИМЕНИМ КО ВСЕМ ГАЗАМ, а не азоту или кислороду или ещё какому либо газу в отдельности). Математически он выразил своё открытие так:

где V — объём газа, T — температура.

Теперь постараемся разобрать все чудодейственные свойства азота закаченного в шины по отдельности:

Заблуждение #1. Повышение стабильности давления в шине. Коэффициент теплового расширения азота гораздо меньше, чем у воздуха и поэтому при нагреве шины давление практически не меняется.

– Это утверждение противоречит законам физики, а именно закону Шарля (давление газа в постоянном объеме прямо пропорционально температуре) и закону Гей-Люссака (коэффициент объемного расширения всех газов одинаков), которые мы проходили в 9 классе общеобразовательной школы.

Физикам можно верить, а значит нельзя верить "продавцам услуги".

Заблуждение #2. Проверять давление в шине можно в три раза реже. За счёт того, что молекулы азота больше, чем молекулы кислорода, колесо медленнее спускает.

– молекула азота 3.1×10^-8см, а молекула кислорода 2.9×10^-8см. Т.е. молекула кислорода на 6% меньше, чем молекула азота. И учитывая, что в воздухе, который вокруг нас, всего около 21% кислорода, а остальные 78% азота, получается, что разница в утечке очень незначительна (около одного процента).
И тем не менее, если все же предположить, что кислород быстрее утекает из шины чем азот. Стало быть, если весь кислород вытечет из шины сам, там останется один азот? Подкачаю воздухом (в котором опять, как всегда, 78% азота) и в шине получится уже 94% азота. Второй раз подкачаю — будет 98%, а с третьего захода — шина практически полностью заполнена азотом. Выходит, мы и так на чистом азоте катаемся. Или они что-то путают?
На самом деле современные бескамерные шины (если они исправны) держат давление годами. А если в шине есть проблема, т.е. она негерметична, то неважно чистый ли азот закачен в шине или с примесями кислорода – шина всё равно будет спускать.
Кроме того, пункт №2 противоречит правилам эксплуатации автомобильных шин — п.70 — Не реже одного раза в неделю производить проверку внутреннего давления в остывших шинах ручным манометром.

Заблуждение #3. Снижение вероятности взрыва шины. Азот является инертным газом и не поддерживает горение.

– шина не "взрывается" как мы себе это представляем, а лопается. Также лопается воздушный шарик независимо от того чем его накачали — воздухом или гелием. Т.е. звук, который мы слышим – это резкая потеря давления в шине, которая вызвана, как правило, наездом автомобиля на посторонний предмет или разрушением конструкции самой шины.
В "Формуле-1" закачивают азот в шины в первую очередь для пожаро-безопасности. Чистый азот, при повреждении колеса, выходя из шины, действительно не способствует горению.

Заблуждение #4. Предотвращение старения шины и коррозии диска, т.к. отсутствует влага, масло, пыль, частицы, которые снижают долговечность колеса.

– старение шины в основном происходит снаружи шины, поскольку кроме кислорода на шину действует солнечное излучение и другие вредные воздействия (реагенты, битум и т.п.), и избавиться от этого старения нельзя никак, ведь пока ещё не придумали специальных чехлов на шины, да тогда бы шины были не шинами, а изделиями в чехольчиках.
Коррозия диска изнутри действительно уменьшается, благодаря меньшему количеству кислорода в шине, но главным образом из-за отсутствия влаги в воздухе, её должны устранять из воздушной смеси мало мальские приличные компрессоры на любом шиномонтаже. Но стоит отметить, что диск опять-таки в основном ржавеет и окисляется снаружи, хотя некоторая доля пользы применения азота в данном случае присутствует.

Читайте также:  Замена саксофона ваз 2110

Заблуждение #5. Уменьшение шума и вибрации от контакта шины с дорожным покрытием, повышение плавности и мягкости прохождения неровностей дорожного покрытия, улучшение сцепления шины с дорожным покрытием и уменьшение тормозного пути.

— и уж какими бы чудодейственными свойствами не обладал азот он не может повлиять на шумность шины и на сцепление с дорогой — рисунок протектора он изменить не в силах!

Заблуждение #6. Снижение нагрузки на подвеску автомобиля, улучшение амортизации колес.

— уменьшение неподрессоренной массы "будет заметно по динамике автомобиля и по расходу топлива". Представляете, на сколько десятых грамма станет легче 15-килограммовое колесо! Как же не заметить расход топлива! Наверное, грамма два в год можно сэкономить. А кому повезет — все три!

Существуют и другие сомнительные утверждения, многие из которых противоречат законам физики, но комментировать их нет особого смысла.
Итак подведём итоги: большинство тезисов, которые рекламируются – не состоятельны. А некоторые являются просто откровенным обманом.
Хотя есть и психологический фактор – люди, потратившие свои деньги и накачавшие шины азотом, часто говорят: "Мне закачали азот в шины — и машина стала ездить мягче". Мягче, мягче, мягче… Человек садится в автомобиль, и ему кажется, что подвеска действительно ведет себя мягче. Но вспомните, как машина неожиданно становится резвее и спортивнее, когда вы садитесь за руль в приподнятом настроении. И как еле тянет движок, когда вы не в духе… Кроме того, они получают на колеса цветные колпачки. Самое удивительное в этой истории, что многие автомобилисты стали на сторону "газовщиков". Они искренне уверяют, что машина и в самом деле стала ездить мягче. Но разбираться в этом феномене должны не физики или автотехники, а скорее психологи. Люди склонны к внушению, часто переходящему в самовнушение.
И если вы хотите проверить законы физики за свой счёт, то, пожалуйста, есть такая услуга. Но всё же есть один действительно положительный момент в этой процедуре и это можно сказать наверняка – хуже не будет!

Марка азота / состав
Особой чистоты (ОСЧ) Повышенной чистоты Технический
1-й сорт 2-й сорт 1-й сорт 2-й сорт 1-й сорт 2-й сорт
Объемная доля азота, %, не менее 99,999 99,996 99,99 99,95 99,6 99,0
Объемная доля кислорода, %, не более 0,0005 0,001 0,001 0,05 0,4 1,0

Таблица 2. Давление насыщенных паров азота при температурах 20-126К

Т, К p, гПа Т, К p, МПа
над кристаллом над жидкостью
20,0 1,44×10 -10 63,15* 0,0125*
21,2 1,47×10 -10 64 0,0146
21,6 3,06×10 -10 66 0,0206
22,0 6,13×10 -10 68 0,0285
22,5 1,59×10 -9 70 0,0386
23,0 3,33×10 -9 72 0,0513
24,0 1,73×10 -8 74 0,0670
25,0 6,66×10 -8 76 0,0762
26,0 2,53×10 -7 77,36** 0,1013**
26,4 4,26×10 -7 80 0,1371
30,0 3,94×10 -5 82 0,1697
37,4 1,17×10 -2 84 0,2079
40,0 6,39×10 -2 86 0,2520
43,5 1,40×10 -1 88 0,3028
49,6 3,49 90 0,3608
52,0 7,59 92 0,4265
54,0 13,59 94 0,5006
56,0 23,46 96 0,5836
58,0 39,19 98 0,6761
60,0 69,92 100 0,7788
62,0 98,11 102 0,8923
104 1,0172
106 1,1541
108 1,3038
110 1,4669
116 2,0442
120 2,5114
124 3,0564
126,2 *** 3,4000***

Примечание: * – тройная точка; ** – точка нормального кипения; *** – критическая точка

Таблица 3. Плотность жидкого азота в диапазоне температур 63-126К

Т, К ρ, кг/м3
63,15 868,1
70 839,6
77,35 807,8
80 795,5
90 746,3
100 690,6
110 622,7
120 524,1
126,25 295,2

Таблица 4. Приблизительный расход жидкого азота на охлаждение некоторых металлов

Хладагент Температурный интервал
охлаждения металла, К
Расход хладагента, л на 1 кг металла
Алюминий Нержавеющая сталь Медь
При использовании теплоты парообразования
Жидкий азот 300 до 77 1,0 0,53 0,46
При использовании теплоты парообразования и теплоемкости пара
Жидкий азот 300 до 77 0,64 0,34 0,29

Таблица 5. Основные физические свойства жидкого азота

Параметр, свойство Азот
Температура кипения, К 77,36
Критическая точка
  • Температура Ткр, К
  • Давление ркр, МПа
  • Плотность ρкр, кг/м3
  • 126,6
  • 3,398
  • 304
Тройная точка
  • Температура Ттр, К
  • Давление ртр, кПа
  • 63,15
  • 12,53
  • Плотность ρ, кг/м3: пара
  • жидкости
  • 4,54
  • 808
  • Уд. Теплоёмкость пара Ср, кДж/(кг°К):
  • жидкости
  • 0,190
  • 1,97
  • Теплота парообразования r, кДж/кг
  • кДж/л
  • 197,6
  • 159,6
Отношение разницы энтальпий газа при Т=300К и Т=4,2К к теплоте парообразования, Δi/r 1,2
  • Коэф. теплопроводности λ, мВт/(м°К) пара
  • жидкости
  • 7,62
  • 136
Диэлектрическая постоянная жидкости 1,434
Газ при нормальных условиях (t= 0 °C, p=101,325кПа)
  • Плотность ρ, кг/м3
  • Уд. теплоёмкость Ср, кДж/(кг°К)
  • Коэф. теплопроводн. λ, мВт/(м°К)
  • Объем насыщенного пара из 1 л жидкости:
  • Объем газа из 1 л жидкости:
  • 1,252
  • 1,041
  • 23,96
  • 178
  • 646
  • Молярная масса μ,кг/моль
  • Газовая постоянная R, Дж/(кг°К)
  • Показатель адиабаты γ= Cp/C
  • 28,2
  • 296,75
  • 1,4
Читайте также:  Автозапуск на штатную сигнализацию приора

123182, г.Москва,
пл. Академика Курчатова д.1

Давление в шинах и температура

Речь пойдет о зависимости давления в шинах от температуры воздуха.
Немногие помнят (это школьная программа физики), что тепловое расширение газов одинаково для любого газа и есть величина, практически, постоянная. Согласно закону известного французского физика и химика Жозефа Луи Гей-Люссака объем приращения газа прямо пропорционален приращению температуры даже при очень значительных перепадах температуры. Увеличение объема газа в замкнутом сосуде ведет к увеличению давления. Коэффициент объемного расширения газов постоянная величина и одинаков для всех газов.
Известно, что при повышении температуры воздуха на 8 градусов, давление в шинах увеличивается

на 0,1 бар.
Именно поэтому накачивание шин азтом или специальной смесью газов (газ придуманный для умных клиентов ) не может обеспечить стабильность давления в шинах при перепадах температуры.
Небольшой эксперимент, проведенный на своем автомобиле, дал интересные результаты.
Как же изменится давление воздуха в шинах с ростом температуры?

Утро. 13 апреля. + 5. Фото сделано на стоянке после ночного простоя автомобиля. Небо чистое, поэтому днем будет солнечно и тепло.

Заднее левое колесо выбираю в роль тестового. Т.к. машина переднеприводная, то давление воздуха в колесе на задней оси разгруженного автомобиля меньше всего зависит от разгонов и торможений, моменты которых в большей степени прикладываются к колесам передней оси, тем самым дополнительно разогревая их.
В холодном состоянии давление равно 2,0 бар (специально откорректировано)

Выезжаю на работу. Впереди более 50 км. Прибыв на работу, сразу провожу повторный замер давления в тестовой шине. Покрышка лишь слегка теплая.
Давление подскочило до 2,15 бар! Физика работает.

Время бежит, Солнце греет. На улице становится по весеннему тепло + 16!

Выезжаю и в активном режиме двигаюсь к пункту назначения в городском потоке.
Пока ехал в пункт назначения заметил – мелкие неровности, стыки и поперечные ямы машина проходит жестче, чем утром.
Спустя 35 км паркую автомбиль на большой асфальтированной стоянке и сразу делаю замер давления в тестовой шине.
2,25 Бар! – это уже приличное увеличение давления (+0,25 бар от первоначального), влияющее на ездовой комфорт и управляемость автомобиля.
Комфорт несколько снижается, а управляемость увеличивается.

Чуть позже выезжаю на трассу и быстро еду домой. Быстро – это 160-180 км/ч на свободных участках 4-х полосного шоссе и активно 100-140 км/ч на двухполосном отрезке трассы. За окном +18. Солнечно.

После остановки еще один замер давления – 2,30 Бар.
+0,05 бар – небольшой прирост относительно городского режима езды.
Небольшой рост давления в трассовом режиме говорит о том, что шина имеет небольшой коэффициент сопротивления качению, поэтому не нагревается сама из-за внутреннего трения. безусловно, на высоких скоростях роль радиатора отменно выполняет сам протектор с развитой структурой водоотводящих каналов (сейчас они отводят воздух).

Вывод: просто следите за начальным давлением в шинах, а его текущее значение отрегулирует физика. При перепадах температуры воздуха более чем на 15 градусов – обязательно откорретктируйте начальное давление в холодных шинах, чтобы избежать возникновения неравномерного износа и проявления излишнего дискомфорта в движении.
Не забывайте увеличивать давление в шинах при полной загрузке автомобиля, согласно требованиям завода производителя авто.

Пороверяйте давление в шинах раз в одну/две недели. В случае проявления излишней зыбкости автомобиля в движении – сразу на монтаж с целью проверки давления!

Буду следить за изменением давления в шинах относительно роста температуры и далее. Интересно, как изменится давление при росте температуры до +20-25 градусов и резкого прогрева асфальта.
Свежие новости. 3.05.12
Первые результаты замеров давления в шинах при температуре асфальта +48 и протектора шин +57 уже есть. Все фото в статье: Температура шин
А основной результат на фото: при таком росте температуры давление поднялось практически на 0,4 бар! С начальных 2,25 до 2,6!

А если все-таки закачать в шины "газ" (азот). – ответ в тесте: Газ в шинах

Антон » Добавлено: 31.07.2019 17:41:04

Спасибо за пост. Ещё один неучтённый момент. Каучук – природный полимер, на основе которого изготавливаются автомобильные покрышки, обладает одной отличительной способностью, при нагревании его молекулы сжимаются, соответственно, это также ведет к увеличению давления.

Антон » Добавлено: 31.07.2019 17:40:58

Спасибо за пост. Ещё один неучтённый момент. Каучук – природный полимер, на основе которого изготавливаются автомобильные покрышки, обладает одной отличительной способностью, при нагревании его молекулы сжимаются, соответственно, это также ведет к увеличению давления.

Вячеслав » Добавлено: 31.08.2013 03:37:21

При повышении температуры воздуха на 8 град. давление (исх.2,0 атм.) увеличивается на 0,1 бар? Кто-то прогуливал школу?

Имперически именно так, 0,1 бар при перепаде температур 8-10 градусов. Кроме этого на повышение давления сильно влияет и локальный нагрев шины в движении. Именно поэтому, если приходится подкачивать шины летом уже после пробега в несколько десятков км, то нужно качать на 0,2-0,3 бар больше, чем рекомендует завод производитель в холодном состоянии.

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock detector