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都说外行看热闹，内行看门道。许多人看完电影《速度与激情8》后，可能会蠢蠢欲动，都想将自己的座驾改装成赛车，过一把速度和激情的瘾。如何才能使一辆普通的汽车改装成极速版的赛车呢？从化学的角度来说，要提高汽车的速度，只需将汽油换成甲醇就OK了。 也许有人会发出质疑，认为这个主意肯定是个馊主意，因为汽油的燃烧热是5509 kJ/mol, 而甲醇的只有区区726 kJ/mol, 用低燃烧值的甲醇代替高燃烧值的汽油，怎么可能其速度会有更高的提升呢？各位若有疑问，听我慢慢地认认真真地道来…… 众所周知，，汽车的排气量越大，汽车的动力当然也越足，而排气量则是汽车发动机里几个汽缸有效容积加起来的体积总和。例如，一个排气量为2.0升的四缸汽车发动机，每个汽缸的有效容积肯定是0.5升。汽车发动机一般通过汽缸内的四个冲程循环做功：即吸气冲程，压缩冲程，点火冲程和排气冲程。 在吸气冲程阶段，活塞落下，0.5升的空气和燃油混合物通过进气阀门被吸入气缸内；在第二个冲程，这个油气混合物会被上升的活塞压缩而变热；点火燃烧后产生大量的二氧化碳气体和水蒸汽，这些高热的气体急骤膨胀进而产生极大的气体压力，推动活塞向下运行做功，从而驱动汽车前行；最后冲程，阀门打开，活塞向上，将气体排出。 在吸气冲程中被吸入的0.5升空气汽油混合物，其空气一般未经压缩，因而吸入的空气体积，最多也只有0.5升。由于氧气在空气中的比例恒定是20.95%，因此，气缸内的全部氧气也只有区区0.105升，合4.68毫摩尔(m mol)(0.105/22.4=0.00468)。 如果用普通的汽油(辛烷)做燃油，它与氧气的燃烧反应如下： 2 C8H18 25 O2 =16 CO2 18 H2O -5509 kJ/mol 由于氧气只有4.68 m mol，要使得汽油完全燃烧，氧气与汽油的摩尔比必须是25:2 ，其重量比是100:28.5，其所需的汽油(辛烷)摩尔数= 4.68/25*2 = 0.37 m mol, 由此所产生的全部燃烧热 = 0.37/1000*5509 = 2.06 kJ 如果用甲醇做汽车的燃油，它与氧气的燃烧反应如下： 2 CH3OH 3 O2 =2 CO2 4 H2O -726 kJ/mol 4.68m mol的氧气，要使甲醇完全燃烧，氧气与甲醇的摩尔比必须是3:2，重量比100：66.7，即甲醇的摩尔数= 4.68/3*2 = 3.12 m mol, 由此所产生的燃烧热则是3.12/1000*726 = 2.27kJ 知道计算复杂了点，咱来总结一下： 换句话说，用甲醇作为汽车燃油，虽然其摩尔数是汽油的8.4倍(3.12/0.37=8.4),所消耗的重量，亦是汽油的2.4倍，但是，由此所产生的总热量，则比汽油多了整整16.8% (2.27/2.06 = 1.168)! 用甲醇燃油的汽车，比起传统汽油汽车，马力即刻提高了16.8%，排气量从2.0升立马升级为2.3升。 显然，用甲醇做汽车燃油而多出来的热量，使得车辆跑得比普通汽车更快，加速当然也更加迅猛！ 除此之外，甲醇的自动燃烧温度高达470度，其理论辛醇值高达114，远高于普通汽油的辛烷值95，从而使得汽缸的压缩比提高不少，汽车的爆发力当然也更强大。这就是现代短程赛车均使用甲醇而不是汽油作为赛车发动机燃油的原因！ 世界上怕就怕认真二字，是否认真，数学计算说了算！ 文章由生活中的化学原创，如需转载请联系，严禁未授权转载 |
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