Как меняется давление в шинах при изменении температуры
Опубликовано: 22.04.2024
Шины держат на себе вес вашего автомобиля, не так ли? Нет, не так! Вес машины держит находящийся в них воздух. Если вы хотите, чтобы ваши шины демонстрировали всё, на что они способны в том, что касается управляемости, сцепления и износостойкости, следите, чтобы они всегда были хорошо накачаны.
К сожалению, нельзя просто накачать шину – и забыть о ней! Необходимо периодически контролировать давление, чтобы удостовериться, что оно не изменилось со временем под воздействием окружающей температуры или скрытого прокола.
Давление, которое указано в сервисной книжке вашего автомобиля или на информационной табличке, это рекомендованное давление в холодной шине. Это означает, что проверять его нужно утром, до того, как вы совершите длительную поездку, или до того, как солнце или растущая температура воздуха нагреют шину.
Поскольку воздух – вещество газообразное, он расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. Поэтому в большинстве районов России осенью и в начале зимы нужно особенно тщательно следить за давлением: дни становятся короче, температура воздуха падает – и давление в ваших шинах снижается!
При изменении температуры окружающего воздуха на 8°С давление в шине изменится примерно на 0,1 атм. (вырастет при повышении температуры и упадет при понижении).
В большинстве районов России разность средней летней и зимней температур составляет приблизительно 28° С, поэтому с установлением зимних температур давление падает примерно на 0,35 атм. А недостаток 0,35 атм. уже существенно влияет на управляемость, сцепление и износ!
Кроме того, разница между холодной ночной температурой и тёплой дневной в большинстве регионов страны составляет около 11°С. Это значит, что давление, установленное утром, в полдень окажется примерно на 0,13 атм. выше (если автомобиль припаркован в тени). И всё бы ничего, но если вы накачаете колесо в жаркий полдень, на следующее утро давление в холодной шине будет на 0,13 атм. ниже.
И, наконец, если автомобиль припаркован на солнце, то давление искусственным образом ненадолго повысится под действием его тепла.
Мы решили проверить теорию на практике. Сначала мы смонтировали две шины на диски и оставили их полежать на ночь, чтобы уравнять и стабилизировать температуру и давление. Следующим утром мы накачали каждую до 2,45 атм. Одно колесо разместили в тени, а другое выставили на солнце. В течение дня мы замеряли температуру воздуха, температуру шин и давление в них. По мере того, как дневная температура росла с 19°С до 30°С, давление в шине, которая лежала в тени, поднялось с 2,45 до 2,55 атм. Шина, размещённая на солнце, нагревалась за счёт теплового излучения и температуры воздуха. В ней давление выросло с 2,45 до 2,79 атм. В обоих случаях, если бы мы установили нужное давление в полдень, на следующее утро значения были бы на 0,1 – 0,35 атм. ниже.
Затем мы изучали влияние нагрева шин во время езды. Мы решили исключить непостоянные факторы, возникающие в дорожных условиях, и провели тест на нашем «прогревочном» барабанном стенде для спортивной резины. Чтобы сымитировать реальные условия движения, колесо катится по роликам стенда под нагрузкой. Мы фиксировали изменение давления каждые пять минут. Тестовые шины были накачаны до 1,0; 1,4; 1,7 и 2,0 атм. При одинаковой нагрузке давление во всех шинах поднималось примерно на 0,07 атм. каждые 5 минут в течение первых 20 минут движения. Затем давление стабилизировалось и не поднималось выше 0,07 атм. в течение следующих 20 минут. Это означает, что даже если вы ненадолго съездите подкачать шины у ближайшей заправки, на следующее утро вполне можете недосчитаться пары десятых долей атмосферы в колёсах.
Сложите вместе всё сказанное выше, и вы поймёте, что выбрать подходящие условия для подкачки шин почти так же важно, как накачать их.
Важно запомнить, что рекомендуемое для колёс вашего автомобиля давление – это «холодное» давление в шинах. Проверять его нужно утром, прежде чем вы преодолеете десяток километров, или до того как оно изменится под воздействием температуры воздуха и солнечных лучей.
И кстати, если вы живёте на севере и ставите машину в отапливаемый гараж, зимой вы начнёте терять давление, едва выехав из тёплого помещения. Добавьте к холодному давлению в шинах по 0,1 атм. на каждые 10°С разницы в температуре воздуха на улице и в гараже.
На автомобильные шины возлагается немаленькая нагрузка, ведь они держат не только массу автомобиля, но и пассажиров вместе с багажом. Поэтому важно поддерживать в них нужное давление, которое влияет на управляемость, сцепление с дорогой и срок службы.
После того как вы поставили новые шины, необходимо периодически проверять давление, поскольку под влиянием разных факторов оно может снижаться или повышаться. От чего это зависит? В первую очередь от температуры окружающей среды.
Давление в шинах в зависимости от температуры
Согласно законам физики, воздух ‒ газообразное вещество ‒ нагреваясь, расширяется, а охлаждаясь, сжимается. Точно также этот газ «работает» и внутри шин. Как только на улице снизилась температура, давление внутри покрышек тоже падает. И наоборот.
При этом многое зависит от того, насколько сильно изменились показатели на столбике термометра. Считается, что каждые 8 ℃ понижения или повышения температуры снижает или увеличивает давление на 0,13 атм.
Если же произвести накачку колес в жаркое дневное время, то утром давление снизится на 0,13 атм. Когда же машина весь день простояла на солнце, то этот показатель немного увеличится под влиянием тепла.
Важно оценивать уровень давления на «холодную», то есть, с самого утра, до начала эксплуатации машины. При этом необходимо учитывать еще и особенности эксплуатации. Если, например, стоит лютая зима, а ваша машина ночевала в теплом гараже, то имейте в виду, что выехав из помещения, давление в шинах будет снижаться каждые 8 ℃ на 0,1 атм. Учтите это во время утреннего измерения.
Какое давление должно быть в шинах
Главный враг избыточного давления ‒ неравномерный износ из-за повышенной интенсивности работы покрышек.
Если же давление снижено, то падает и рабочая нагрузка. Это ухудшает сцепление и маневренность, особенно при езде по льду и снегу, увеличивает расход топлива и сокращает срок службы каркаса.
В общем, давление в шинах ‒ вещь важная. Всегда контролируйте его и сопоставляйте с температурными показателями на улице. И тогда ваши покрышки прослужат вам верой и правдой долгое время, а с управляемостью машины не возникнет проблем. Во всяком случае не по вине повышенного или пониженного давления.
Эта статья повествует о причинах, по каким может в летнее время меняться давление в шинах. Это объясняется физическими свойствами газа и температуры этого газа.
Физические свойства газа
Газ – это агрегатное состояние вещества, частицы которого, двигаясь, заполняют весь объем. Существует три определения физического состояния газа: объём, давление и температура.
Все эти физические состояния тесно связаны между собой: чем больше температура газа, тем больше давление газа при, неизменном объёме газа.
Почему при повышении температуры растет давление газа?
Немного научного разъяснения этому явлению. Сама по себе температура, с точки зрения физики, мера средней кинетической энергии вещества.
При повышении температуры газа, кинетическая энергия газа увеличивается, тем самым заставляя частицы газа двигаться быстрее, что в свою очередь повышает давление на стенки сосуда, в котором находится этот газ при неизменном объеме.
Зависимость давления от температуры
И так насколько же изменится давление газа в сосуде, если температура газа выросла на 1 градус по Цельсию? Этим исследованием впервые заинтересовался французский ученый Жак Александр Сезар Шарль.
Опытным путем он определил, что давление газа при неизменном объеме в зависимости от температуры равно 1/273ºС. Если простыми словами то увеличение давления газа пропорционально равна увеличению температуры газа.
И все же, на сколько, поднимется давление в шинах при нагреве?
Обрисуем ситуацию: машина стоит на стоянки утром, температура наружного воздуха +5С. Исходное значение давления шины при такой температуре составляет 2,0 бар.
Через некоторое расстояние, скажем до работы, температура покрышки возросла из-за трения о дорожную поверхность и из-за дорожного покрытия. Давление в шине возросло с 2,0 до 2,15 бар.
И так вот уже полдень температура наружного воздуха составляет +16. делаем замер и воля, давление в шинах возросло до 2,25 бар. Прибавка к давлению по сравнению на утро +0,25 бар.
Вечером, после работы, температура наружного воздуха составляет +18, давление в шинах составляет 2,30 бар.
Как итог разница давления в шинах с утра и вечером составила +0,30 бар., а разница температуры составила +13 градусов. Прибавка существенная.
Заключение
В заключении можно сказать одно, что летом при большой плюсовой температуры, нужно как следует отслеживать давление в шинах. Так как при избыточном давлении в шинах ухудшается цепкость шин с дорожным полотном, что ведет к ухудшению управляемости.
Увеличивается износ резины, а также неравномерный износ. И не стоит забывать о том, что при большом избыточном давлении в шинах есть большой риск разрыва шины в пути а при большой скорости это чревато большим последствиям как себе, так и другим участникам движения.
Не стоит забывать и о полном техническом состоянии автомобиля. Вовремя проходите техническое диагностирование, соблюдайте сроки проведения ТО автомобиля и соблюдайте правила дорожного движения.
Состав сухого воздуха приведен в табл. 1.
В воздухе присутствует и водяной пар. Его содержание составляет по объему
Таблица 1. Состав сухого воздуха на высоте уровня моря
Содержание газа по объему, %
Содержание газа по весу, %
Углекислый газ (СО2)
до 4%. По данным исследований состав воздуха на различной высоте атмосферной оболочки до 22 км сходен с составом воздуха у поверхности Земли. Коэффициенты объемного расширения основных газов воздуха β, 10-3К-1 составляют: азот-3,672; аргон - 3,676; водород - 3,664; гелий - 3,66; углекислый газ3,726; кислород -3,672; неон -3,661, а сухого воздуха - 3,665.
По данным срочных наблюдений за изменением температуры воздуха в различных климатических зонах земного шара можно сделать вывод, что она существенно зависит от поступления в атмосферу и на земную поверхность солнечной радиации. Из-за вращения Земли вокруг своей оси наблюдается суточный ход потоков солнечной энергии, а в зависимости от ее положения на орбитесезонный. Кроме того, сферичность планеты обуславливает зависимость поступления солнечной радиации от географической широты. Неоднородность полей температуры определяется особенностями теплообмена земной поверхности с атмосферой, фазовыми преобразованиями воды, свойствами подстилающей поверхности. Диапазон изменения температур может быть охарактеризован такими данными. Минимальная температура воздуха в феврале 1892г. в Верхоянске составляла -67,8ºС, на станции «Восток» в Антарктиде88,3ºС, а максимальная в Тиндуфе (пустыня Сахара) - 57,1ºС. На континентах колебание суточных значений температуры воздуха достигает 20-25ºС, а в пустынных, засушливых районах -30-35ºС. Анализ многочисленных материалов наблюдений показывает, что на формирование суточного хода температуры значительное влияние оказывают особенности рельефа и высота местности над уровнем моря. В своих исследованиях выдающийся русский исследователь А.И.Воейков доказал, что в вогнутых формах рельефа суточная амплитуда колебания температуры воздуха больше, а на выпуклых меньше, чем на равнине. В вогнутых формах рельефа, котловинах, долинах и т.п. в дневное время увеличивается прогревание воздуха, а в ночноевыхолаживание. В низкие формы рельефа стекает воздух с выпуклых формвершин, склонов, охлажденный на них ночью. горно-долинная и бризовая циркуляция также определяют особенности суточного хода температуры. Данные срочных наблюдений за температурой воздуха в мегаполисах показывают большие перепады между центром и окраинами в одно и то же время. Так, в г. Москве она достигает 10-12ºС ( особенно в зимнее время).
Рассмотрим вопросы изменения давления в шине 175/70R13 легкового автомобиля ВАЗ при изменении температурного режима окружающей среды. Принимаем, что объем закачиваемого в шину газа составляет 40л, а рекомендуемое заводом-изготовителем давление составляет 2.0 кгс/см2. При закачке в шины воздуха принимаем, что содержание водяных паров в нем составляет 2%. Тогда содержание закачиваемых основных компонентов воздуха в шину при давлении 101,3 кПа по объему в соответствии с законом Дальтона о парциальном давлении всех входящих в него газов составит: азот - 30,61л; кислород - 8,21л; пары воды - 0,8л; аргон - 0,37л; углекислый газ - 0,01л. Осуществление работ по закачке газов в шину может выполняться при различном температурном режиме окружающей среды. Определим массу основных закачиваемых в шину газов при температуре воздуха 5ºС, 10ºС и 20ºС и доведении давления до 2,0 кгс/см2. Расчет выполняем по уравнению:
a =0.01605 p M V/273+t ( 1)
- а -весовое количество газа (в г) в данном объеме V (в л );
- р - давление газа в мм рт. ст.; М - молекулярный вес газа;
- t - температура в ºС.
Результаты расчетов сведены в таблицу 2
Таблица 2. Весовое количество основных компонентов воздуха и азота (в г. ), закачиваемых в шину легкового автомобиля при различной температуре окружающей среды и доведения давления до 2 атм ( 202,6 кПа)
Масса основных газов воздуха и азота, закачиваемых в шину при температуре окружающей среды в ºС
Вы знаете, что давление зависит от температурных изменений и климатических условий? Да, это так – оно изменяется в теплую и холодную погоду. Что мы помним из школьного курса физики? То, что при нагреве газ расширяется и увеличивается в объеме. А при низких температурах газ сжимается. Тот же самый процесс происходит внутри ваших колес. В странах, где температура существенно меняется на протяжении дня, очень важно уделять внимание давлению.
Научно доказано, что внутреннее давление изменяется на 3-4% при изменении температуры на 10°C. Проще говоря:
- Если температура повысилась на 10°C , давление увеличилось на 3-4%;
- Если температура снизилась на 10°C (18°F), давление уменьшилось на 3-4%.
Итак, с этим разобрались. Идем далее.
Не только наружную температуру воздуха следует принимать во внимание при проверке и подкачке. Есть еще и тепло, генерированное самой шиной, что также приводит к изменению давления.
Как это влияет на работу?
Представьте такую ситуацию: ваш механик проверяет шины, и давление в норме – точно соответствует рекомендациям производителя. Все отлично. Затем (вскоре после проверки давления) температура окружающего воздуха существенно повышается (такое случается во многих уголках мира). Плюс к этому, резина разогрелась от работы. Комбинация этих двух факторов ведет к существенному увеличению давления и негативно влияет на работоспособность.
Всегда помните, что избыточное давление ведут к интенсивному и неравномерному износу - это враг номер один при эксплуатации колес.
Тот же принцип действует и в обратном направлении: наружная температура резко падает (к примеру, в суровую зиму) или при эксплуатации на снегу или льду. Сцепление падает, ухудшается маневренность и сцепление, портится каркас, идет увеличение расхода топлива.
А есть ли способ контролировать ситуацию и как предотвратить скачки давления? Настоятельно рекомендуем тщательно соблюдать рекомендации производителя. Помните, что номинальное давление надо проверять утром – когда транспортное средство еще не использовалось, а шины не нагрелись.
Но если вдруг наружная температура значительно изменилась (сильный мороз или жара), вам следует несколько отклониться от рекомендуемого давления – во избежание потенциальных проблем. Но пытайтесь это делать самостоятельно. Всегда предварительно проконсультируйтесь со специалистами по шинам. Он учтет особенности транспортного средства, режим эксплуатации, температуру и климат, а уж только затем даст рекомендацию по «тонкой настройке» давления. Помните главное, если есть какие-либо вопросы по давлению в колесе, не стесняйтесь попросить совет у специалиста по спецшинам.
Читайте также: