冷却水の理解：どのように機能するのか？

要約

車のエンジンは、金属部品が変形したり溶けたりしないように、熱を吸収し放散する冷却水を必要とします。エンジンブロック全体に液体が循環し、冷却システムが温度を下げ、エンジンの正常な機能を確保します。この記事では、エンジン冷却水の特徴について詳しく説明し、その仕組みを解説します。

導入

車のエンジンとその機能メカニズムは、工学の驚異です。車を動かす燃焼プロセスは、燃料噴射器とインテークバルブからのガソリンと空気がエンジンシリンダーで混合され、点火してピストンを押すガスを形成します。しかし、このプロセスは、エンジンブロックを損傷させる可能性がある多くの熱を発生させます。冷却水が必要で、この熱を吸収し、エンジンが変形したり溶けたりしないようにします。

溶液のコリゲーター特性

車の冷却システムで使用される液体の種類は、熱を吸収し放散する能力が必要です。水は比熱が高いですが、0℃で凍結し、膨張するためエンジンブロックを損傷させることができません。また、水の比較的低い沸点100℃は、液体がすぐに蒸発するため、過熱を引き起こします。

凝固点降下と沸点上昇

エンジン冷却水は、溶質と溶媒から成る均質混合物である溶液です。溶液のコリゲーター特性は、溶媒に対する溶質の比率に依存する特性を指します。凝固点降下と沸点上昇は、このような特性のうちの2つです。溶液は純溶媒よりも低い凝固点と高い沸点を持ち、溶質の割合がこの差の大きさに影響します。液体が凍ると、分子が遅くなり、引力の下で結晶構造に自己整列します。しかし、溶質粒子の存在はこの引力に邪魔をし、配列が形成される前に溶液をさらに冷却する必要があります。液体が沸騰するには、気泡が形成されるために、蒸気圧が大気圧と同じくらい強く、液体の表面に一定の圧力をかけ続ける必要があります。液体が加熱されると、蒸気圧が増加し、気泡が形成され、沸騰が起こります。溶液の蒸気圧は純溶媒よりも低く、大気圧の強さに合わせるためにさらに高い温度に加熱する必要があります。ラジエーター内の圧力は大気圧より高く保たれ、沸点をさらに25℃上昇させます。

エチレングリコールと水の50:50混合液

エチレングリコールと水の50:50混合液は、車のエンジンに最も一般的に使用される冷却液です。この溶液は、凍結点がマイナス37℃、沸点が106℃です。70：30の割合で混ぜると、凍結点はマイナス55℃に下がり、沸点は113℃に上がります。これらの特徴は、溶液が高い比熱、低い凍結点、高い沸点を持つため、非常に望ましいものです。エチレングリコールを多く添加するほど、より多くの保護が得られます。ただし、エチレングリコールを過剰に添加すると、凍結点が上昇し、溶液の保護特性が失われる可能性があります。

効果的で安全なエンジン冷却水の重要性

車の冷却システムで使用される溶液は、エンジン全体を流れ、ファンで冷却され、ラジエーターに到達すると急速に空気を流して熱を放出します。効果的で安全なエンジン冷却水は、高い比熱、低い凍結点、高い沸点を持つ必要があります。このような特定の特性を持つ溶液を作成することは簡単ではありません。ただし、個人の好みに合わせて冷却液を作成することができるという利点は、さまざま