油價上漲,車主們免不了又是一頓牢騷夾帶幾句髒話,但高油價已成定局,只能接受現實。網上更有人發起「一天當中何時加油更划算」的話題討論,不少網友甚至搬出中學物理中的液體密度理論,結合液體熱脹冷縮的物理特性,最後得出結論:早晚氣溫低時加油更划算。但事實的確如此嗎?為解答大家的疑問,真相俠馬上出動,通過驗證溫度對汽油密度的影響到底有多大,就能判斷這個結論是否靠譜了。
為什麼要檢測汽油的密度?
我們都知道,加油站銷售汽油時是以體積計算的,即以「升」為單位標註單價;但大家又是否知道,發動機做功時需要的油量是以什麼單位來計算的呢?答案是以重量計算,而非體積。從理論上看,在油箱容積一定的情況下,汽油的密度越大,質量也越大,而質量是與密度有關的。
● 30℃溫差汽油密度測試
本次測試,我們模擬南方地區常見的氣溫,分別取10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃七種溫度。也許有網友會問:為什麼選擇30℃溫差測試?除非在沙漠,城市最多只有10℃溫差呀!這裡需要解釋一下:我們選擇30℃溫差測試汽油密度,只為檢驗汽油在較大跨度溫差時的密度變化程度,以驗證密度對質量的影響,並非模擬城市早晚或四季溫差。
汽油專用玻璃密度計(左)和實驗用玻璃酒精溫度計(右)
測試用的汽油被注入玻璃量筒中,為保證安全和便於實時監測,我們採用冰水和熱水控制量筒內的汽油溫度。
雖然玻璃酒精溫度計使用簡便,但其有一個缺點,就是讀數不夠直觀。因此,我們除了用玻璃酒精溫度計量取油溫外,同時還會用紅外線溫度監測儀進行油溫檢驗,以確保油溫儘可能地接近實驗所需溫度。
確定各個測試油溫後,我們就可以將密度計放進量筒中測量了。由於密度計是以浮力原理設計,因此讀數時需待其靜止後才能進行。
● 測試結果:溫度的確影響汽油密度
通過以上一系列的操作,我們得出以下檢測結果:
可以看到,檢測結果與汽油的物理特性相吻合,最低溫密度比最高溫密度高出約2.6%。我們以普通家用轎車50L的油箱為例,依公式m=pv計算(m為質量,單位g;p為密度,單位g/ml;v為體積,單位ml),得出不同溫度時汽油的質量:
當油溫為10℃時汽油質量是37500g,油溫為40℃時汽油質量是36550g,兩者之間相差了950g;假如以93號汽油的平均密度0.725g/ml計算,這個質量的差距,相當於1.31L汽油。
正常狀態下,城市早晚的溫差最多在10℃左右。既然30℃溫差不適用於城市環境,那麼我們就模擬城市早晚溫差,比較一下15℃和25℃兩個溫度的汽油密度和質量的相差幅度:
上表數據顯示,15℃和25℃兩個溫度的汽油在密度和質量上的相差幅度不大,但換算成質量數值的話,兩者之間相差了300g,以93號汽油的平均密度0.725g/ml計算,相當於0.414L汽油。
汽油密度與溫度的關係十分密切,溫度的變化繼而引起汽油密度的變化,這種變化再反映在汽油質量數值上。
● 早晚低溫加油真的划算嗎?
既然溫差對汽油密度和質量的影響如此之大,那麼不就證明了網友們的結論是正確的了?結論沒有問題,但實際情況恐難如願。
從理論角度看,在清晨或晚上氣溫較低時加油,所得的汽油質量會比白天氣溫高時更大,若晝夜溫差達10℃以上,這種差別會更加明顯,所以「氣溫低時加油更划算」的結論在理論上是說得通的。但是,實際情況卻並非如理論般那麼理想化:絕大部分加油站的儲油池均在地下一定深度,而且均有一定程度的防護層,汽油溫度並不會如大家想像中那樣隨外界氣溫的變化而劇烈變化,而是保持相對穩定的溫度,與外界氣溫同升同降就更不可能了。
總結:看來,理論與現實之間總有一段不小的距離。網上對於「一天當中何時加油更划算」的討論,似乎只是讓大家認識了汽油在不同溫度下的密度變化,充其量只是一次人人參與的科普討論,也順帶為加油站增加一些早晚時段的顧客數。對於車主來說,與其糾結於早上加油還是晚上加油更省錢,不如將更多的精力放在養成良好的駕駛習慣上,靠自己不斷提升的車技去省下更多油費。