Чем лучше качать колеса воздухом или азотом

Опубликовано: 21.04.2024

Что лучше – бесплатный воздух или же «волшебный» азот в покрышках? Мнений очень много. Те, кто закачивал в шины азот вместо воздуха, рекомендуют также делать своим знакомым и друзьям. Многие слышали, что в болидах «Формулы 1» используются именно азот для накачивания шин. Да что там «Формула 1»! В покрышках самолетов, в большегрузах и суперкарах – тоже азот. Мнения разделились.

Какие же преимущества азота перед кислородом в покрышках, есть ли вообще разница, или это банальное выкачивание денег? «Продавцы воздуха» называют такие плюсы:
— стабильное давление в покрышках, вследствие чего уменьшается износ;
— плавный ход автомобиля;
— хорошее сцепление с дорогой;
— в случае прокола покрышки скорость утечки меньше;
— не зависимо от температуры в покрышке постоянное давление;
— хорошая экономия топлива.

На первый взгляд за небольшие средства сколько сразу полезных и важных свойств! Современные автовладельцы любят всякие экзотические вещи, вроде чудо-присыпок, спойлеров на дворники, которые якобы улучшают аэродинамику и т.д. Так же они ухватились и за это «новаторство» с азотом в покрышках.

Если вспомнить физику из школьного курса, то понятно, что «воздух» состоит из 78% азота, 21% кислорода, 1% углекислого газа и других газов. А рекламируемая шиномонтажниками смесь состоит из 95% азота и 5% кислорода.

А теперь можно проанализировать все распространенные «мифы об азоте».

Миф 1. Стабильное давление в шине. Так как коэффициент теплового расширения азота ниже, чем воздуха, то и воздействие окружающей температуры на шину практически не влияет на давление внутри нее. Азот не расширяется вообще, в отличие от воздуха. Поэтому именно азот идеален для накачивания в покрышки.

Однако любой человек, хоть немного знающий физику, понимает, что заявление о независимости от температуры давления газа в каком-либо замкнутом пространстве вступает в противоречие с законами Гей-Люссака (для любых газов коэффициент объемного расширения один и тот же) и Шарля (отношение давления к температуре – есть величина постоянная). Можно сделать вывод: все заявления о том, что азот будет себя вести иначе, чем кислород, при повышении или понижении температуры – самые настоящие выдумки, которые рассчитаны на необразованного человека. Конечно, небольшая разница в коэффициенте объемного расширения все-таки есть, но она составляет всего 0,0001. Соответственно изменение давления в покрышках будет около 0,00025 атм. Это существенное изменение? Безусловно, нет. Для тех, кто не верит науке, можно посоветовать самостоятельно провести небольшой эксперимент: одну шину накачать азотом, а другую воздухом и попеременно погружать то в кипяток, то в ледяную воду. Вряд ли давление будет стабильным.

Миф 2. Шина, накачанная азотом, не сдувается никогда. Молекулы азота очень большие, гораздо больше, чем у кислорода, и они чрезвычайно медленно проходят через микропоры в резине.

Опять обращаемся к физике. Размер молекулы азота составляет 0,364 нм, а молекулы кислорода – 0,346 нм. Эта разница не ощутима ни одним манометром. Старая шина, имеющая трещины, будет сдуваться в любом случае, чем бы ни была накачана. А качественная – в состоянии поддерживать давление годами, стравливая его разве что через вентиль или стык обода и покрышки.

Возможно весь секрет в том, что «крупные» молекулы азота как бы забивают микропоры шины и не пропускают наружу молекулы других газов? Хотя в той смеси, которую рекламируют продавцы, азота больше всего на 16-17%, чем в обычном воздухе.

Миф 3. Возможность взрыва покрышки минимальна. Поскольку азот – инертный газ и не поддерживает горение. При больших скоростях шина не нагревается, поскольку в ней нет горючего кислорода.

Итак, попробуем разобраться во всем этом. Если посмотреть на таблицу Менделеева, то сразу видно, что инертные газы находятся в 8 группе, а азот относится к 5 группе. Это одно. Самое главное другое – шина лопается, а не взрывается, звук, который слышен при этом – это скачок давления от ударной волны.

Нормальная покрышка для легкового автомобиля способна выдержать давление до 9 атм. Чтобы шина лопнула, ее нужно нагреть до температуры не менее 1000° С. При такой температуре расплавится даже стальной диск.

Миф 4. Экономия расхода топлива. Колесо, накачанное азотом, легче по весу, чем колесо, накачанное воздухом. Соответственно нагрузка на подвеску меньше и расход топлива снижается.

На первый взгляд – все логично. Но давайте посчитаем, какая же разница в массе колес, накачанных азотом и воздухом. 1 кубический метр воздуха содержит 78% азота – это 1,29 кг, а чистого азота – 1,25 кг. Для примера возьмем распространенное колесо с покрышкой 165/70R13 и посчитаем массу газа в нем. Объем такой покрышки примерно 20 литров, избыточное давление составит 2 кгс/см2, т.е. легко посчитать, что в такой шине приблизительно 60 литров газа. Значит, содержание азота в данной шине составит 0,0750 кг, а воздуха – 0,0774 кг. Вот и вся разница! Нужны просто ювелирные весы, чтобы уловить такую разницу в весе. Естественно, ни о какой разнице в весе и экономии топлива не может идти и речь.

Миф 5. Замедленное старение шины по причине отсутствия в азоте пыли, влаги и масла. Это подтверждают испытания, проводимые Continental, Bridgestone, Michelin.

Если задуматься, то воздействие окружающей среды (различные реагенты, находящиеся на дорожном покрытии, ультрафиолетовое излучение, битум и т.д.) на шину гораздо более масштабное, чем воздействие внутреннего наполнителя. К тому же для особо щепетильных автовладельцев не проблема закачать в покрышку чистый воздух, для этого достаточно приобрести компрессор с осушителем и фильтром.

Неужели заказав в шину азот, можно сохранить каркас шин от окисления, как обещают «продавцы воздуха»? В это трудно поверить, поскольку он хорошо спрятан в толще резины и не может контактировать с воздухом, к тому же проволочки каркаса покрыты латунью и нелегко поддаются окислению.

Миф 6. Улучшение сцепления покрышек с дорожным покрытием. Азот более стабилен в сравнении с воздухом (который способен поддаваться окружающей среде).

Этот миф вообще трудно как-то прокомментировать. Нечего обсуждать, с какой стороны ни посмотри. На сцепление покрышек с дорожным покрытием влияет все, что угодно (состояние самой дороги, конструкция шины, качество резины, из которой сделана шина, распределение напряжения в пятне контакта), но только не газ, который закачан в эту шину.

Зато хитрые продавцы иногда умышленно недокачивают шины азотом и предупреждают клиента, чтобы он ни в коем случае не подкачивал шины воздухом, ну и не проверял давление.

Так что азот в покрышках, вместо обычного воздуха – это никакое не новаторство, а скорее дань моде, которая обычно не советуется с наукой. Зато небольшие деньги, которые отданы «продавцам воздуха» за азот вполне могут быть компенсированы впечатлением, произведенным на друзей при произнесении фразы: «А в моем автомобиле – азотные покрышки, как у Шумахера!».

Но то в спорте. А «на гражданке» пожары при аварии автомобилей мы видим гораздо реже. В конце концов, конструкторы много поработали над снижением пожарной опасности при аварии.

Цена вопроса

Приехав на шиномонтаж и поддавшись уговорам на заправку шин азотом, вы увидите, что из шин вашего автомобиля сначала выкачают воздух, а затем наполнят их азотом из специальной установки. Давление установят согласно техническим требованиям завода-изготовителя автомобиля. Обойдется такая процедура от 180 до 260 рублей за колесо. Чем больше диаметр, тем дороже.

Рекламный ход

На брендовом дорогом шиномонтаже почти любому автовладельцу, а особенно владелице, наверняка предложат накачать шины азотом. Аргументов в пользу этой процедуры приведут массу. Разберем, какие из них правда, а какие вымысел:

Давление в шине будет стабильным, потому что азот почти не расширяется от нагрева. Но в воздухе и так 78% азота, так что изменения приходятся на долю остальных газов, которые тоже не расширяются сверх меры. Разница в коэффициенте объемного расширения составляет ничтожную величину со значащей цифрой в четвертом знаке после запятой.
Молекулы азота крупнее и потому не так быстро проникают сквозь стенки шины наружу, сохраняя давление стабильным. Но не забываем, что кислорода с прочими газами не так и много — около 22%. И когда они станут улетучиваться, а мы начнем подкачивать шину, то концентрация азота будет расти. Так, у 5-6-летнего колеса внутри образуется почти чисто азотная «атмосфера».
Колесо, заполненное азотом, легче, чем колесо, накачанное атмосферным воздухом. Это позволяет экономить топливо. Несложные расчеты показывают, что колесо среднеразмерного кроссовера полегчает всего на несколько граммов. А сколько весят камешки, застрявшие в протекторе? Давайте лучше чаще очищать протектор, тем более что инженеры-проектировщики шин это очень рекомендуют.
Отсутствие кислорода защищает материал шины от преждевременного старения. Этот тезис шинники поддерживают, но вы же не надеетесь, что ваши шины по прошествии века будут располагаться на пьедестале, подобно колесам ленинского броневика. Износ и старение внешних слоев резины под воздействием солнца, озона, влаги происходит гораздо быстрее.
Лучшее сцепление с дорогой и большая безопасность за счет стабильности показателей. Не соглашусь: проверять давление в шинах все равно периодически надо, а с каждым «пшиком» будет выходить драгоценный азот. И ведь сам не подкачаешь. Так сервисмены и норовят привязать автолюбителя к своей мастерской даже по такой ничтожной проблеме, как проверка давления и подкачка колеса.

Реальная альтернатива

Своевременная сезонная замена шин, отвечающая как требованиям закона, так и здравому смыслу. Летние шины точно катятся полегче!
Перед дальними поездками по трассе повысить давление в шинах на 0,2 бара. Будет чуть жестче, но, ощутимо экономичнее.

Применять легкие колесные диски, причем не любые легкосплавные, а желательно кованые, они зачастую имеют ощутимо меньшую массу. И вообще, выбирать диски не по дизайну, а по весу. Но чтобы облегчение было не в ущерб прочности, ищите сертифицированные колесные диски.

Применять шины, изготовленные по технологии Energy saver. Такие есть сегодня у многих производителей. Они обладают несколько меньшим сопротивлением качению благодаря использованию технологий, заточенных именно на ресурсосбережение.
Выбирать покрышки, используя результаты шинных тестов «За рулем», где у каждого претендента измеряется, в том числе, и сопротивление качению.
Установить легкосплавные (и реально легкие) колесные диски большего диаметра и подобрать с помощью шинного калькулятора соответствующие шины, сохранив при этом наружный диаметр прежнего колеса. Ну или чуть больше.
Вы много ездите по трассе, да с небольшой нагрузкой, или передачи в коробке вашего автомобиля можно назвать «короткими», как, например, у Renault Logan или Лады Largus. То есть при 100 км/ч двигатель делает на высшей передаче больше 3000 об/мин. Тогда можно установить шины чуть большего диаметра. Это сделает все передачи чуть «длиннее» и позволит сэкономить топливо.

Бесплатным и лучшим способом экономить топливо с помощью «шинного вопроса» является соблюдение заданного производителем внутреннего давления. И небольшое повышение этого давления перед долгими поездками по трассе.

Поищем ответы на вопросы о преимуществах накачки покрышек азотом (N), а не сжатым воздухом. Становится ли при этом автомобиль экономней, а движение по дороге плавней, увеличится ли срок службы у таких покрышек.
Если коротко, то ответ: вроде того.

Первая Причина накачивать колеса азотом

Воздух на 78 % состоит из азота, 21 % кислорода, остальное водный пар, СО2 и небольшой концентрат из благородных газов (неон, аргон и т.д.)
По сравнению с кислородом, азот менее текуч, поэтому сквозь трещинки в резине испаряется в атмосферу меньше, т.е. давление в колесах будет оставаться стабильным. Пилоты спортивных автомобилей любят шины накаченные азотом, так как они менее восприимчивы к перепадам температур, поэтому давление в них не сильно меняется. Это дает плюс в гонках, где шины быстро перегреваются из-за высоких скоростей. В шинах с азотом, несмотря на нагрев шины, давление увеличивается последовательно, без скачков, что улучает предсказуемость скольжения и поведения машины в гонке.

Вторая причина

По причинам, которые опишем ниже, внутрь колеса часто попадает влага. Влага внутри покрышки губительна для давления колеса.
Вода в виде пара или жидкости, больше влияет на изменения давления в колесе в условиях перепада температур, чем сухой воздух. Влага подвергает коррозии стальной или алюминиевый обод диска, корд покрышки – элементы колеса автомобиля.
Чтобы проверить есть ли в покрышке влага, открутите крышечку ниппеля (соска) выпустите немного воздуха, подставив к клапану палец. Если палец намок, значит, в шине присутствует влага. Причины ее появления скорей всего в недобросовестных работниках шиномонтажа не обслуживающих воздушную систему, которой накачивают колеса автомобиля. Не устраненная из воздушной системы влага попадает внутрь колес.
Еще одной причиной появления влаги в колесе могут быть шиномонтажные смазки на основе воды, которыми покрывают внутренние края шины, для установки на колесный диск. Если после нанесения такой смазки не дать колесу пару часов «позагорать» на солнце и только потом накачать шину воздухом, влаги внутри колеса не избежать.
Прелесть азота в том, что попадание влаги, при накачке им шины, исключено. Любая система, которая будет накачивать шины азотом, будет поставлять его туда в абсолютно сухом виде. При закачке азот заполняется и продувается в колесе несколько раз подряд, последовательно разбавляя концентрацию кислорода в шине. Это не дает влаге скапливаться внутри колеса.

Развенчиваем мифы и чего опасаться

Накачка шин азотом технически не сложна, но занимает много времени. Шиномонтажные станции накачивают шины аппаратом, создающим практически чистый азот с минимальным добавлением кислорода, и выполняющим автоматически несколько циклов продувки. Стоимость накачки одного колеса – 200-250 ₽, в зависимости от размера.

Смесь для накачки колес, которую предлагают на станциях технического обслуживания будет состоять на 95% из азота и на 5% из кислорода, то есть разница в концентрации азота в этой смеси с чистым кислородом около 15-20%. Такое соотношение стандартно. Опасность подстерегает на недобросовестных шиномонтажных станциях, где из-за дешевого или сломанного оборудования азотная смесь будет состоять из 85-90% азота и 15-10 % кислорода. Описанных выше преимуществ от такой смеси не будет.

Не стоит верить, что колеса с азотом легче колес с воздухом, поэтому машина становится экономней. При одинаковой температуре, сухости воздуха и атмосферном давлении 1 куб. метр воздуха весит 1,29 кг., а азота 1,25 кг. В колесе диаметром 14-15 дюймов вес воздуха равен примерно 0,0774 кг, а азота 0,075 кг, то есть разница 10 грамм. Такая небольшая разница в весе не повлияет на экономный расход топлива машиной.

Фото: Pixibay

Известно, что шины можно накачивать не только воздухом, но и азотом – эту услугу предлагают многие шинные центры и обычные шиномонтажки. Стоит ли это делать, сообщает 24 Канал.

На давление внутри шины влияет окружающая температура воздуха. Ведь воздух – это смесь газов, которая при нагревании расширяется, а при охлаждении сжимается. И это влияет на давление в шинах.

Когда температура меняется на шесть градусов по Цельсию, давление в шинах увеличивается или уменьшается примерно на 0,07 атмосферы. Так как воздух состоит из 78% азота, 21% кислорода и другие газов, которые реагируют на влагу. А вот в чистом азоте нет влаги и других компонентов, поэтому перепады давления в заполненным ним шинах минимальны. То есть у шин, заполненных азотом, есть небольшое преимущество.

Благодаря этим свойствам заполнены азотом шины используются там, где есть большие перепады температур или нагрузки: в авиации, горнодобывающей промышленности или строительстве. Заполненные азотом шины также используются в автоспорте, где даже малейшее изменение давления может повлиять на управляемость и устойчивость мощных спортивных автомобилей на высоких скоростях.

Но стоит использовать азот для обычных автомобильных шин? По мнению специалистов Continental, накачивать шины обычных автомобилей азотом нецелесообразно, это пустая трата денег. Конечно, им это не повредит, и давление, указанное производителем, будет поддерживаться в течение более длительного периода, так как проницаемость азота через микрощели ниже, чем у воздуха. Но эта разница минимальна.

Кроме того, пользы от азота не будет никакой, если давление в шинах постоянно снижается по разным причинам – проколы, негерметичность диска или вентиля шины, а также из-за других механических повреждений. Зато при стабильном давлении с азотом шина получит немного меньшее сопротивление качению, эбудет кономить топливо и будет равномерный износ протектора.

Накачивать азотом шины современных автомобилей модная услуга не только в нашей стране, но и во всем мире. Производители специализированного оборудования, к примеру, HOFMANN MEGAPLAN GmbH , называют два основных преимущества такой процедуры: увеличение ресурса шин и стабильное давление , в течение длительного периода вне зависимости от окружающей температуры. Работники сервисных станций в свою очередь "нашли" другие преимущества азота: снижение массы колеса в сборе, экономия топлива, взрыво- и пожаробезопасность, улучшение сцепления покрышек с дорожным полотном. В качестве, "весомых" аргументов приводятся факты применения азота в шинах спортивных болидов, самолетов и специальной техники.

Немецкий клуб автомобилистов ADAC обратился к одному из ведущих производителей шин в Европе с вопросом об актуальности использования азота в колесах автомобилей. Давайте разберемся в вопросе вместе с нашими коллегами из Германии.

Азот и ресурс шин. Воздух содержит кислород и водяные пары, которые окисляют сталь корда, старят резину и приводят к коррозии колесного диска, а азот - нет.

Стальной корд автомобильного колеса покрыт несколькими слоями резины и других материалов, которые надежно защищают покрышку. Что касается самой шины и колесного диска, то они подвергаются несравнимо большему губительному воздействию со стороны таких внешних факторов, как дорожные реагенты, атмосферные осадки, механическое воздействие и ультрафиолет.

Азот и стабильное давление. Азот в отличие от воздуха, вообще не расширяется, т.к. имеет меньший коэффициент теплового расширения, а значит давление в колесе будет неизменным.

Если воспринимать данное утверждение буквально, то оно, как минимум, противоречит некоторым законам физики. Если нет, то своя правда есть. Коэффициент теплового расширения азота и воздуха - 0.003672 K-1 и 0.003665 K-1 соответственно. При прочих равных разница в давлении в пользу азота составит неприличные 0,00025 атм., которую не сможет измерить обычный манометр.

Накачанная азотом шина вообще не сдувается. Диаметр м олекулы азота больше, чем молекулы кислорода, поэтому азот труднее проходит через микропоры резины и шина теряет давление значительно медленнее.

И это правда. Размер молекулы азота равен 0,32 нм, а кислорода — 0,3 нм. Только разница эта совершенно незначительна. Немецкие специалисты экспериментально подсчитали, что покрышка, наполненная азотом, теряет давление на 0,01 бар медленнее, чем аналогичная покрышка с воздухом. При этом первые результаты были получены спустя 5 месяцев лабораторных испытаний! В случае повреждения шины, нарушения герметичности с диском или неисправности вентиля, давление будет потеряно одинаково быстро вне зависимости от того, что закачано внутрь.

Азот и пожаро- взрывоопасность. Азот — инертный газ, не поддерживающий горение.

Азот относится к V группе элементов периодической системы Менделеева и не является инертным газом. Он действительно не поддерживает горение и используется в авиации. Шины самолетов наполнены азотом, т.к. вовремя колоссальных термических нагрузок при торможении внутрь выделяются взрывоопасные углеводороды. Состав образовавшийся внутри самолётной шины не загорится, т.к. азот не сможет поддержать горение.

Азот и масса колеса. Масса азота в покрышке меньше, чем масса воздуха. Поэтому снижается неподрессоренная масса подвески, что увеличивает ресурс амортизаторов.

И это тоже правда. Азот легче воздуха, а равно колесо, наполненное азотом, легче аналогичного с воздухом. Но на поверку разница не превышает 10 гр.

Азот и нагрев колеса. Азот лучше отводит от покрышки тепло, чем воздух.

Этим утверждением нас попросту обманывают. Коэффициент теплопроводности кислорода 0,0269 Вт/(м•К), а азота - 0,0261 Вт/(м•К). Разница мизерная. Более того входящий в состав воздуха кислород лучше, чем азот, передает тепло от покрышки к диску, следовательно — охлаждает лучше.

Что касается королевских гонок Формула 1, то мы подробно ознакомились с техническим регламентом этих состязания и нашли следующее упоминание об азоте :

Колеса спортивных болидов могут быть заполнены только воздухом или азотом. Союз «или» в данном случае означает, что даже для гоночных болидов с их запредельными нагрузками на покрышки разработчики регламента никакой разницы между азотом и воздухом не делают.

Читайте также: