تحقيق مسبار
تعتبر الفيزياء أحد أعمدة العِلم الرئيسية، والتي استطاعت عبر التاريخ تفسير الملاين من الظواهر من حولنا، وكذلك يعتبر البنزين من أهم مشتقات النفط من حولنا، ولا بد أنك تساءلت يوماً، هل البنزين موصل للكهرباء؟
هذا المقال يُخبرك برأي العِلم والفيزياء حول موصلية البنزين للكهرباء.
ما هو البنزين؟
البنزين، هو وقود مُشتق من النفط الخام، وعملية التقطير هي العملية المتبعة في اشتقاقه، وله شكل سائل شفاف ذو رائحة، ولا يتم استخدامه كوقود للسيارات في شكله الخام كبنزين خام، بل يتم إضافة بعض المُحسنات والمضافات المختلفة كالإيثانول لاستخدامه كوقود للسيارات، في الولايات المتحدة والدول اللاتينية يطلق عليه اسم جازولين، بينما يُستخدم مصطلح بترول في أوروبا وبعض الدول الآسيوية، ويُستخدم البنزين في جميع أنحاء العالم كوقود للسيارات، إذا إنه أحد المنتجات الرئيسية التي يتم استهلاكها بكثرة في جميع أنحاء العالم، ويُعتبر استهلاكه أحد أهم مؤشرات الاقتصاد الكلي للعالم، وتعد الولايات المتحدة أكبر مستهلك للبنزين، حيث شكّل إجمالي استهلاكها من البنزين في عام 2019 حوالي 58٪ من إجمالي استهلاك الطاقة في قطاع النقل، و 45٪ من إجمالي استهلاك النفط، و 17٪ من إجمالي استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة، أيضاً للولايات المتحدة أعلى معدل استخدام البنزين لكل شخص.
تصنيع البنزين
يتم استخراج المادة الخام الرئيسية وهي النفط عن طريق أنابيب يتم إدخالها في آبار النفط المُكتشفة، ومن ثم تُنقل هذه المواد الخام إلى المصافي ومحطات التكرير، وبمجرد وصول النفط الخام إلى مصافي التكرير، فإن الخطوة التالية في عملية تصنيع البنزين هي تكريره، حيث تستخدم معظم المصافي التقطير التجزيئي، وكذلك يستخدم التكرير لتقسيم النفط الخام إلى نواتج التقطير المختلفة والوقود هو أحدها.
على المستوى الجزيئي، يتكون النفط الخام من سلاسل من ذرات الهيدروجين والكربون، تأتي سلاسل الهيدروكربون هذه بأطوال مختلفة، كلما كانت السلسلة أطول، زادت درجة غليانها، حيث تستفيد مرحلة التقطير من نقاط الغليان المختلفة هذه لاستخراج نواتج التقطير المختلفة من النفط الخام، حيث تبدأ عملية التقطير بتسخين الزيت الخام إلى أكثر من 400 درجة مئوية، فتتسبب الحرارة في تحول الزيت من سائل إلى بخار، ويخرج البخار من الفرن إلى برج التقطير، وفي اللحظة التي يخرج فيها البخار من الفرن ، تبدأ عملية تبريده لتكثيفه وفصله، حيث أنّ سلاسل الهيدروكربونات الأطول، مع درجة غليان تزيد عن 400 درجة مئوية، هي أول من ينتقل من حالة البخار إلى الحالة السائلة، فتخرج تلك السلاسل من البرج في الأسفل على شكل إسفلت، ومع استمرار ارتفاع البخار، تبدأ سلاسل الهيدروكربون الأقصر في الانتقال عندما تصل إلى درجة الغليان، وعندما يصل البخار إلى حوالي 150 درجة مئوية، تبدأ سلاسل الهيدروكربون التي يتكون منها البنزين في الانتقال إلى الحالة السائلة، فيبدأ البنزين في التجمع على ألواح التقطير ويتم شفطه في خزان للخطوة التالية من عملية التصنيع وهي وضع المواد المضافة إليه، فالوقود الخام الذي يخرج من برج التقطير ليس جاهزاً بعد لمضخة المحطات.
في الخطوة الأخيرة من عملية تصنيع البنزين، تدخل المواد المضافة إلى الوقود لجعله جاهزاً للاستخدام الاستهلاكي، وبعض هذه الإضافات مطلوبة من قبل وكالة حماية البيئة والوكالات البيئية الحكومية لتقليل الانبعاثات وتحسين الأميال المقطوعة، وتتنافس شركات البترول بإضافات أخرى لمنح المستهلكين أداء أفضل ولتمييز البنزين عن الشركات الأخرى في السوق، وبمجرد حصول البنزين على جميع الإضافات المطلوبة، يصبح جاهزاً لسوق الوقود..
خصائص البنزين
كالعديد من المواد الأخرى يتمتّع البنزين بخصائص عديدة منها:
- يمتلك درجة غليان تتراوح بين (32-204) درجة مئوية.
- يوجد في الحالة السائلة في درجة حرارة الغرفة.
- كثافته بين 0.680-0.760غم/سم مكعّب.
- أقرب لكونه عديم اللون.
- رائحته نفّاذة.
- يعد مادة قابلة للاشتعال.
استعمالات البنزين
يوجد العديد من الاستعمالات الشائعة للبنزين منها:
- يُستعمل كوقود للسيارات، الدراجات النارية والشاحنات خفيفة الوزن.
- يتم استخدامه لإمداد مُولدات الكهرباء بالطاقة.
- يستعمل كوقود للآليات والمعدات المستخدمة في أعمال البناء.
- يتم استعماله في الزراعة في آلات الحرث وغيرها.
- يُستخدم كمُذيب للدهون والزيوت.
- يُستخدم في محركات الإشعال بالشرارة الكهربائية.
المواد الموصلة والعازلة للكهرباء
الموصِلات هي جميع المواد التي تسمح للكهرباء بالتدفق من خلالها، إذ إنها توصل الكهرباء لأنها تسمح للإلكترونات بالتدفق بسهولة داخلها من ذرة إلى أخرى، كما تسمح الموصِلات بنقل الحرارة أو الضوء من مصدر إلى آخر، فالمعادن والبشر والأرض والحيوانات كلها موصلات، وهذا هو سبب تعرّضنا لصدمات كهربائية على سبيل المثال، وتحتوي الموصلات على إلكترونات حرة على سطحها تسمح بمرور التيار خلالها بسهولة، وهذا هو سبب قدرة الموصِلات على توصيل الكهرباء.
أمّا المواد العازلة وغير الموصلة للكهرباء، فهي المواد التي تُقاوم أو لا تسمح للتيار بالتدفق خلالها، وبشكل عام هي صلبة في الطبيعة، أيضاً يتم استخدام العوازل في مجموعة متنوعة من الأنظمة، لأنها كذلك لا تسمح بتدفق الحرارة، والخاصية التي تجعل العوازل مختلفة عن الموصلات هي مقاومتها، حيث يُعد الخشب والقماش والزجاج والكوارتز أمثلة جيدة على العوازل، علاوة على ذلك، لا تحتوي العوازل على أي إلكترونات حرة، وهذا هو السبب الرئيسي لعدم توصيلها للكهرباء.
هل البنزين موصل للكهرباء؟
لا يُصنف البنزين النقي موصلاً للكهرباء، لكن عند إضافة الإيثانول له لاستخدامه كوقود للمركبات، فإنّ موصلية البنزين للكهرباء تزداد قليلاً، والموصلية الكهربائية للبنزين 25 بيكو سيمنز لكل متر،حيث أن السيمنز هي وحدة قياس الموصلية الكهربائية، وللوقود منخفض الكبريت كوقود الديزل هي 5 بيكو سيمنز لكل متر، وتبقى موصلية البنزين للكهرباء منخفضة للغاية، بحيث يُصنف البنزين غير موصل للكهرباء وبتم اعتباره من العوازل، بينما الموصلية الكهربائية للإيثانول في حدود 300000 بيكو سيمنز لكل متر، والإيثانول مثل الماء، فكلاهما مواد قطبية، ولها موصلية عالية للكهرباء نسبياً مقارنة مع غير المواد القطبية مثل البنزين غير الموصل للكهرباء، لذلك عند خلط البنزين بالإيثانول فبالضرورة ستتغير موصليته للكهرباء بحسب نسبة الميثانول فيه، حيث يوضّح الرسم البياني في الأسفل ازدياد موصلية البنزين للكهرباء عند خلطه بنسب أعلى من الايثانول.
