Что будет если… в шины накачать газ

9 февраля 2012 • 28796 просмотров • Прокомментировать статью

Вам понравился материал? Поделитесь с друзьями!



Продолжаем публиковать статьи из серии «Что будет если…». Сегодня обсудим – что будет, если шины накачать не воздухом, а газом.

Тема накачки шин инертными газами не нова, но до сих пор вызывает интерес в среде автолюбителей.

В шины закачивают азот, а также газовые смеси, состоящие из азота, аргона, гелия и неона.

Что же дает подобный тюнинг колес? По уверениям поставщиков и операторов - очень многое! Например, следующее:

  • В шине - стабильное давление (малый коэффициент теплового расширения азота).
  • Нет опасности взрыва шины.
  • Шины, накачанные азотом, мягче и легче. Это снижает нагрузка на подвеску.
  • Скорость утечки азота из шины меньше, чем у кислорода.
  • Азот замедляет процесс старения шины и исключает коррозию обода.

Итак, вспомним что такое воздух, а затем разберем эти утверждения по пунктам.

Воздух

Еще в 1754 году было доказано, что воздух представляет собой смесь газов, а не однородное вещество. И состав воздуха следующий:

Вещество              Объем, %
Азот                        78,084
Кислород              20,9476
Аргон                      0,934
Углекислый газ     0,0314
Неон                       0,001818
Метан                     0,0002
Гелий                     0,000524
Криптон                 0,000114
Водород                0,00005
Ксенон                   0,0000087

Конечно, в зависимости от климатических особенностей, «загазованности» атмосферы его процентный состав может несколько варьироваться. Но не в слишком больших пределах.

Кроме того, в воздухе содержатся пары воды, а также может присутствовать (и присутствует) мелкодисперсная пыль и т.п. загрязнения.

Для сравнения: состав технического азота, который предлагают закачивать в шины - это 95% азота и 5% кислорода, без воды пыли и примесей.

Азот обеспечивает стабильное давление

Начнем с того, что известно уже с 1802 г. (а по некоторым источникам - было известно и ранее): с изобарического закона.

Согласно изобарическому закону Гей-Люссака, при постоянном давлении объем постоянной массы газа пропорционален абсолютной температуре. Вне зависимости от состава газа. 

В заблуждение могут ввести слова о постоянном давлении. В таком случае приходит на помощь объединенный газовый закон:
(p*V)/T=const,
где p - давление, V - объем, а Т - температура.

Как следствие - второй закон Гей-Люссака: при постоянном объеме давление пропорционально температуре.

Иными словами, и воздух и азот, и смесь азота, аргона, гелия и неона (даже при наличии примесей) - будут «сжиматься» и «расжиматься» в шине абсолютно одинаково - давление в шине не зависит от газа, а зависит лишь от температуры внутри покрышки.

Пожалуй, стоит упомянуть и исключение: при сверхвысоких давлениях начинает сказываться эффект взаимного притяжения молекул газа. И в таком случае вышеописанные законы нарушаются. Но достичь такого давления (а в шинах давление повышается вследствие повышения температуры) вне лабораторных условий невозможно.

Взрывобезопасность

При длительном и интенсивном пробеге, покрышка может нагреться до температуры 80-90°С. Конечно, это немало. Но давление в ней при этом подскочит не более чем на 1 атмосферу (а то и меньше).

Следует знать, что покрышки легковых авто выдерживают до 8-9 атмосфер. Поэтому от теплового расширения (при использовании автомобиля по прямому назначению) покрышка не взорвется.

К тому же, вспомним предыдущий пункт - если все-таки искусственно создать условия для взрыва шин (например, поместить колеса в печь) - колесо, накачанное азотом, и колесо, накачанное воздухом, все равно взорвутся одновременно.

Шины становятся мягче и легче

Понятие «упругость газов» более актуально и чаще применяется для газов в жидком состоянии. В газообразном же состоянии, «упругость» как азотной смеси, так и воздуха, так и любых других газов - одинакова.

Но шины действительно становятся легче: кислород чуть тяжелее азота - кислород имеет 15,9994 г/моль, а азот 14,007 г/моль. Таким образом, уменьшение количества кислорода на 15% в смеси, конечно, скажется на массе газовой смеси в шине (и, естественно, на подрессорной массе). Но значительно большего эффекта можно добиться, просто протерев колесный диск от пыли.

Меньше утечка газа

Современные исправные шины в состоянии «держать» воздух без утечек в течение очень долгого периода - в течение нескольких лет.

При этом утечки через саму покрышку (а это смесь каучука и углерода) имеют место быть - углерод проницаем для любых газов. Но величина молекул как азота, так и кислорода практически одинаковая. И даже если бы эта величина значительно отличалась, разница в утечке стала бы заметна лишь через 2-3 года.

Поэтому на скорость утечки газа из шины влияет только качество покрышки, диска и установки, а не размер молекул.

Замедляется процесс старения

С использованием азота замедляется процесс старения, меньше коррозируют элементы корда, резины...

Да, под действием коррозии резина разрушается. А для того, чтобы шина начала разрушаться изнутри, - в нее нужно закачать влажный воздух (кислород без влаги не окисляет). В случае с накачкой воздухом это вполне возможно, а технический азот проходит предварительную осушку.
Но ведь внешнюю часть шины оградить от влажного воздуха (да и просто воды) - никак не удастся. Т.е. процессы, которые действительно разрушают шину, - проходят не внутри покрышки, а извне.

Благотворное же воздействие избавленного от воды газа на внутреннюю часть колесного диска заметить можно будет не раньше чем через 20-30 лет. К этому времени, вероятнее всего, владелец уже выбросит покрышку, диск, а может и всю машину.

Итог

  • Давление в шине не зависит от состава газа, а зависит лишь от температуры покрышки.
  • Автомобильные шины не взрываются вследствие интенсивного использования по прямому назначению.
  • Протерев шину от пыли, можно снизить вес колеса в большей степени, чем накачав азотом.
  • На скорость утечки газа из шины влияет качество покрышки, диска и установки, а не размер молекул.
  • Процессы, которые действительно разрушают шину, - проходят не внутри покрышки, а извне.

P.S. Использование газа в шинах чем-то напоминает замечательную идею о полировке ветровых стекол с целью снижения трения о воздух.


Понравилась статья?


rss Подпишитесь на наш RSS канал    

Поделитесь в: