Wenn der Tank bis obenhin gefüllt ist, wo ist denn dann das Gas, was sich bei Erwärmung so stark ausdehnt? Kann mir das mal bitte jemand sagen? Mach voll das Ding und gut is. Jegliche Angst vor platzenden Tanks ist vollkommen unbegründet.
Ich glaub, die Diskussion hatten wir schon mal. Das Gas kann durch die Entlüftung entweichen. Das ist schonmal gut, weil damit ausgeschlossen ist, dass der Tank platzt. Wenn aber Gas entweicht, entweicht praktisch das Äquivalent der Flüssigkeit, welches dem Dampfdruck entspricht. Ergo, wenn also der Dampfdruck zu hoch wird, dass die Entlüftung greift, verlierst du entsprechend Benzin. So einfach ist das.
Ich frag mich nach wie vor, was du mit dem Dampfdruck willst?!? Weder haben wir ein abgeschlossenes System noch einen höheren Druck im Tank als der Umgebungsdruck. Ich wiederhole mich gerne nochmal: Tank vollmachen und gut ist. Da entweicht kein Benzin. Zumindest nicht bei den Temperaturen hierzulande. Wenn wir irgendwann am Siedepunkt angelangt sind würd ich mir Gedanken machen, aber nicht bei 35 °C.
Junge Junge, Du willst es nicht verstehen! Jede Flüssigkeit ist in einem Gleichgewicht mit der gasförmigen Phase, immer. Du hast nie nur flüssiges Wasser oder Benzin, sondern auch den Dampf, das Gas dazu. Erhöhst Du die Temperatur, geht mehr in die gasförmige Phase über, unabhängig davon, ob Du schon den Siedepunkt erreicht hast. Das heißt, in einem abgeschlossenen Volumen stellt sich irgendwann ein GG ein, so und so viel Prozent sind als Flüssigkeit, so und so viel Prozent als Gas gleichzeitig vorhanden, abhängig von Stoff und der Temperatur. Bei Benzin ist der Dampfdruck höher als bei Diesel oder bei Wasser. Das hängt im Falle von Benzin mit seinen kleineren, also leichter flüchtigen Molekülen zusammen, während Diesel langkettiger ist. Da in einem Auto eine Entlüftung eingebaut ist, wird also der steigende Druck durch das Benzingas nicht gefährlich, es entweicht einfach. Machst Du den Tank voll, ist kein Volumen mehr da, wohin der Dampf entweichen kann, er wird also direkt über die Entlüftung an die Außenatmosphäre abgegeben. Das bedeutet, es stellt sich erst wieder ein GG ein, wenn Volumen frei geworden ist, der Flüssigkeitspegel wird sinken, Du verlierst etwas Kraftstoff. Ich hoffe, ich konnte das als Physiker einem Nichtphysiker ausreichend verstehen.
lol, ich hatte das schon genauso verstanden, wie du es beschreibst. Brauchste nicht gleich pampig werden. Du lässt aber außer acht: Der Tankeinfüllstutzen steht nicht senkrecht, somit ist ein Befüllen ohne Einschluss einer Gasblase nicht möglich. Des Weiteren ist die Oberfläche entscheidend für die Menge der Moleküle die in den gasförmigen Zustand übergehen. Dass beim Entweichen von dem im Tank eingeschlossenen Gas selbstverständlich auch der Dampf der darunter liegenden Flüssigkeit entweicht ist ja nun ne Selbstverständlichkeit die ich vorausgesetzt hatte, sorry wenn ich es nicht extra erwähnt hatte. Allerdings halte ich es für schwachsinnig, bei solch kleinen Mengen an Dampf von einem Krafstoffverlust zu sprechen. Dafür ist die Oberfläche wie o.g. auch viel zu klein. Bei einem angenommenen Volumen von der Größe einer Faust, das mit Luft und Dampf gefüllt ist, entweicht genau der Teil an Kraftstoff, der in Form von Dampf in diesem Volumen vorhanden ist, dabei allerdings nur der Teil, der dem Volumen entspricht, das durch die Ausdehnung aufgrund Erwärmung "entsteht".
Ich bin nicht pampig. Ich verstehe nur nicht, was Du genau daran bezweifelst. Du kannst gerne den Versuch machen, den Tank mit Ausgleichsbehälter bis oben zu befüllen, weil da tust Du praktisch das Restgas rausdrücken und mit Benzin auffüllen, das ist ja der Zweck des Ausgleichsbehälters. Dass der Tankstutzen nicht ganz senkrecht steht, ist irrelevant. Selbst wenn dadurch ein kleines Volumen für Gas bleibt, ist es mit befüllten Ausgleichsbehälter trotzdem um knapp 10l verkleinert und damit auch das zur Verfügung stehende Volumen. Wie kommst Du auf kleine Mengen? Hast Du das nachgerechnet? Nenn mir Zahlen, um wieviel Volumen sich deiner Meinung nach das Flüssigkeits-Gas-Gemisch bei so und so viel Grad Celsius Temperatur ausdehnt! 35°C würde ich allerdings nicht als Temperatur nehmen, im Auto sind bei praller Sonne wohl eher um die 60°C! Dass die Oberfläche eine weitere Rolle spielt, habe ich bewußt nicht erwähnt. Die Oberfläche im Tank ändert sich praktisch nicht oder nur wenig, der Faktor spielt auch keine Rolle, da ich nie behauptet habe, dass wir im Tank Verhältnisse wie im Brennraum haben. Dennoch solltest Du Dir die einfache Frage stellen, was eigentlich beim Benzin brennt. Offensichtlich nicht die Flüssigkeit. PS: Warum werden vom Hersteller 10l Volumen für den Ausgleichsbehälter bereitgestellt, also fast 25% vom eigentlichen Tankinhalt? Weil Sie es so toll finden oder weil sie Spaß daran haben, die Fahrer zu verwirren? Gefunden bei Wiki: Um die Ausdehnung des Kraftstoffes bei Erwärmung auffangen zu können, wird entweder der Kraftstoffbehälter etwa 15 bis 20 % größer als das angegebene Füllvolumen ausgelegt oder es existiert ein zusätzliches sogenanntes Expansionsvolumen. Bei einem Nennvolumen = Tankinhalt von 60 Litern bedeutet dies ein Volumen des Kraftstoffbehälters von etwa 70 Litern. Die Entlüftung des Tankes während des Betriebes erfolgt durch die Betriebsentlüftung, auch Kraftstoffverdunstungsanlage genannt, die einen kleineren Durchmesser als die Betankungsentlüftung hat. Der Betriebsentlüftungsnippel ist im Allgemeinen am höchsten Punkt des Tankes angebracht. Bei der Betankung darf die Betriebsentlüftung nicht geöffnet sein, da sonst der Tank bis zu seinem maximalen Volumen befüllbar wäre. Wenn sich nun bei Sonneneinstrahlung der Kraftstoff ausdehnen würde, könnte er bis zum Aktivkohlefilter fließen und diesen zerstören. Die Betriebsentlüftung führt zum Aktivkohlefilter, um die Kohlenwasserstoffe nicht an die Umwelt gelangen zu lassen. Wie bereits an anderer Stelle erwähnt, wird der Aktivkohlefilter während des Betriebes über ein elektronisch gesteuertes Ventil abhängig von der Motorsteuerung und den Lastzuständen des Motors von den angereicherten Kohlenwasserstoffen geleert. Dazu wird die Verbindung zum Kraftstofftank mit dem Ventil verschlossen, um dort keinen Unterdruck zu erzeugen. Die Ansaugung der Luft zum Leeren des Aktivkohlefilters erfolgt über eine separate Frischluftöffnung am Filtergehäuse. Um zu verhindern, dass bei einem Fahrzeug-Überschlag Kraftstoff in den Aktivkohlefilter läuft und damit über die Frischluftöffnung des Filters in die Umwelt austritt, ist in der Leitung ein Roll-Over-Valve, ein Überschlag-Ventil installiert. Der Verschluss der Betriebsentlüftung während des Betankens erfolgt entweder durch einen mechanischen Hebel, der durch den Tankdeckel betätigt wird, oder durch ein elektronisch gesteuertes Ventil in der Leitung zum Aktivkohlefilter. Anscheinend ist die Frage auch eher umwelttechnisch zu beantworten. Man will einfach verhindern, dass Kohlenwasserstoffe austreten, also hat man einen Aktivkohlefilter vorgeschrieben. Der scheint also bei Überbetankung beschädigt zu werden und damit seine Funktion zu verlieren.
Ok, und was willst du mir damit sagen? Weniger Luft die sich ausdehnen und Dampf mit nach außen tragen kann? Die 60 °C vergiss mal gleich wieder. Der Tank befindet sich unterm Fahrzeug im Schatten. Wir gehen der Einfachheit halber von Umgebungstemperatur aus. Wenn man von einem Ausdehnungskoeffizienten von α = 0,0036706 1/K (Mittelwert, Luft zwischen 0 und 100 °C) ausgeht und ich morgens bei 15 °C tanke, resp. der Kraftstoff ca. 15°C hat, dann ergibt sich eine Temperaturdifferenz von 20 K. Bei einem verbleibenden Gasvolumen von ~ 100 mL, resp. 100 cm^3, ergibt sich das austretende Volumen zu 100 cm^3 * 0,0036706 1/K * 20 K - 100 = 7,3412 cm^3. Und jetzt mal bitte vor Augen halten, wie viel Dampf 7 cm^3 Luft aufnehmen und damit nach außen führen können. Wohlgemerkt ist das deutlich weniger, als wenn ich den Tank halb leer habe, mehr Luft die sich ausdehnt => mehr austretende Luft => mehr Kraftstoffdampf der nach außen transportiert wird. Schön, jetzt sind wir bei den Grundlagen der Verbrennung angekommen. Brauchen wir jetzt bitte nicht weiter erörtern. Wirst mir aber wohl rechtgeben, dass bei größerer Flüssigkeitsoberfläche mehr Flüssigkeit in den gasförmigen Zustand übergeht, oder nicht? Pro Zeiteinheit. Also ist es beispielsweise relevant, ob der Tank halbgefüllt seine gesamte Querschnittsfläche zum Verdampfen bietet oder eben nur im Stutzen mit einem Durchmesser von wenigen cm.
Jetzt sind wir aber woanders: Ausdehnung der Flüssigkeit bei Erwärmung hat nun nix mehr mit deinem Dampfdruck zu tun. Die Flüssigkeitsausdehnung lass ich gelten, wenn man so voll tankt, dass da gar nix mehr geht. :scared:
Ok, ich merke, dass wir aneinander vorbeireden. Es hat absolut nichts mit der Luft zu tun, sondern mit dem verbleibenden Volumen. Gase lassen sich stärker als Flüssigkeiten komprimieren, aber das wars dann schon, höhere Kompression, höherer Druck. Deine Rechnung hat einen ganz starken Denkfehler, nämlich, dass Du von dem verbleibenden Volumen ausgehst. Das ist aber definitiv falsch! Entscheidend ist das gesamte Volumen des Tanks, also sagen wir beim A1 die 55l mit Ausgleichsbehälter. Wenn Du 45l tankst, also 10l freibleiben, sind die mit einem Benzin-Luftgemisch gefüllt, was beim Schließen des Tanks den gleichen Druck hat, wie die Außenumgebung. Das Überdruckventil bleibt geschlossen. Die Temperatur steigt, Flüssigkeit+Gas dehnen sich aus, es wird ein gewisser Anteil der Flüssigkeit in Gas umgewandelt, Gas braucht mehr Platz, es kann komprimieren und der Druck im Tank steigt. Erhöhst Du den Tankinhalt auf sagen wir 54l, bleiben also 1l für das Gasgemisch, gleiche Situation. Die Temperatur steigt, Flüssigkeit + Gas dehnen sich aus, nun ist aber deutlich weniger Platz fürs Gas, der Druck ist signifikant höher, Ventil öffnet, vielleicht. Vereinfacht kann man für Benzingas die ideale Gasgleichung nehmen: pV=nRT, das heißt, bei 10mal kleineren Volumen, ist der Druck 10mal höher, wenn man dieselbe Temperatur zu Grunde legt bei gleicher Stoffmenge. Mit steigender Stoffmenge steigt der Druck zusätzlich linear. Und darum geht es mir, der Druck steigt, damit auch die Wahrscheinlichkeit des Austritts. Bezüglich deiner Oberfläche, da bin ich mir gerade nicht sicher. Ich weiß, dass für die Verdampfung nicht die Oberfläche wichtig ist, sondern die Eingangswärme, sprich die Teilchen bewegen sich nach der Maxwell-Boltzmann-Verteilung schneller, mehr Teilchen gehen in die Gasphase über. Da der Siedepunkt kein Punkt ist, sondern ein Bereich, abhängig vom Druck und bei Benzin zwischen 25°C und 200°C liegt, gehe ich davon aus, dass es sich hier um einen Verdampfungsprozess und keinen Verdunstungsprozess (hier liegt eine Oberflächenabhängigkeit vor) handelt. Das genaue Volumen des möglicherweise austretenen Volumens auszurechnen, dafür fehlen mir Angaben und auch die Zeit, es ist sicherlich abhängig vom maximal zulässigen Druck des Tanks, des Überdruckventils, der Befüllung, der letztendlich herbeigeführten Temperaturänderung, usw. Ich glaube nicht, dass der Tank nur 35°C hat, auch wenn er unten liegt, da die Endtemperatur dann zwar später, aber auch erreicht wird. Im Innenraum des Autos werden in der prallen Sonne locker bis zu 70°C erreicht, mit Sicherheit wird das Benzin im Tank ebenso warm nach genügend langer Zeit. Das ist auch der Grund, warum ein schwarzes Auto übrigens nach zwar längerer aber irgendwann genauso heiß im Innenraum, wie ein weißes wird.
Im übrigen, Dein Ausdehnungskoeffizient gilt nur für die Flüssigkeit. Bei Gasen gilt das Gasgesetz, vereinfacht das für ideale Gase. Gleichung siehe oben! nR/V sind konstant, Temperatur steigt, Druck ebenso linear.
