Gumiabroncs Megoldások. Vásárlás, szakértői tanácsok, hasznos olvasnivalók egy helyen.

Gáz vagy nem gáz? (A gumigázról fehéren-feketén)

Autógumik feltöltése levegő helyett nitrogénnel (biztonsági gáz, gumigáz; javarészt nitrogénből áll). Kétségtelenül vitákat kavaró és megosztó téma. Vannak szószólói, de ugyancsak bőven akadnak kételkedők és ellenzők is.

Mi természetesen ezúttal is semlegesek maradunk, legalábbis megpróbáljuk ;) .  Sem mellette, sem ellene nem foglalunk állást,  pusztán érveket és ellenérveket sorakoztatunk fel; véleményeket ismertetünk. És persze helyt adunk a tiédnek is.

Járjunk utána! A gumiabroncsok nitrogénfeltöltése: gáz vagy nem gáz?

.

Tényleg van értelme?

Repülőgépek, Forma-1-es autók, veszélyes anyagokat  szállító tehergépkocsik, bányákban, alagutakban használt munkagépek abroncsaiban már régóta alkalmazzák a nitrogént töltőgázként, elsősorban a tűzveszély csökkentése céljából.

A Forma-1 abroncsokban emellett azért is előnyös az állandó összetételű, homogén töltés, mert alkalmazásával a gáz melegedéssel együtt járó hőtágulásának aránya könnyebben előrejelezhető; pontosan meghatározható az adott feltételeknek (aszfalt és levegő hőmérséklete, várható sebesség) leginkább megfelelő indulás előtti, hideg  guminyomás. Márpedig az abroncsok mindenkori legoptimálisabb viselkedésének kiszámíthatósága a versenysportban óriási jelentőséggel bír.

Mostanság azonban egyre gyakrabban ajánlják a nitrogéntöltést egyszerű személyautó gumikba is.

Valóban van értelme? Vajon a fokozott megterhelésnek kitett, vagy szélsőséges körülmények között üzemeltetett gumiabroncsok számára jelentett előnyök normál, hétköznapi  személygépkocsi abroncsainkra is kiterjednek?

Nitrogéntöltést jelző, zöld színű szelepsapka

Pro és kontra

A jobb áttekinthetőség kedvéért a gumigáz melletti gyakori érvek/  ígéretek és a velük szemben felhozott ellenvetések/cáfolatok az alábbiakban párba állítva, egymással ütköztetve  szerepelnek. Vedd fontolóra őket! A döntés a tiéd.

Nyomástartás

Pro:

A nitrogénnel töltött abroncs tovább tartja a nyomást a levegővel töltöttnél, mert a nitrogén molekula nagyobb mérete miatt nehezebben szivárog, diffundál át a gumi falán, mint az oxigén, így a guminyomás hosszabb ideig állandó marad.

A megfelelő belső nyomás stabil fenntartása olyan pozitívumokkal jár, mint pl. a  fogyasztás és a gumikopás csökkenése, a menetkomfort javulása, vagy a defektveszély mérséklődése.

Kontra:

különbség a levegővel és a nitrogénnel töltött abroncsok nyomásvesztése között olyan jelentéktelen, hogy a nitrogén késleltetett diffundálásából fakadó előnyök úgysem realizálódnak.

A levegő összetétele: 78% nitrogén, 21% oxigén, 1% egyéb (ezen belül legnagyobbrészt argon). Tehát a gumiba pumpált levegő zömmel (78 %-ban) amúgy is nitrogén.

Egyébként a gumigáz is a levegőből állítható elő, levegőbontással, vagy nitrogén generátorok alkalmazásával.

A levegőbontás  tisztán fizikai folyamat; az alkotórészek forráspontkülönbségén alapul. Az előzetesen megtisztított, majd alacsony hőmérsékleten cseppfolyósított levegőből a hőmérséklet növelésével az egyre magasabb forráspontú alkotórészek gáz halmazállapotba kerülve egymás után kilépnek, így külön elvezethetővé válnak. Mivel az oxigén forráspontja magasabb, mint a nitrogéné és az argoné, utóbbiak hamarabb távoznak. Jelen esetben szét sem kell őket választani, a tiszta oxigénen túl meg is kaptuk a biztonsági gázt, a nitrogén-argon gázkeveréket, amelyet – esetleg még az argontartalom kismértékű emelése után – különböző elnevezések alatt, palackozva hoznak forgalomba.

A nitrogén generátorok szén molekulaszűrő, vagy szeparátor membrán segítségével a helyszínen teszik lehetővé a nitrogén kinyerését sűrített levegőből, kb. 95%-os tisztaságban.

Ráadásul, ha a nitrogénfeltöltés nem vákuumban történik, akkor a nitrogén aránya a gumiban töltés után 78%-ról kb. 93%-ra, azaz mindössze nagyjából 15%-kal nő.

Az állandó légköri nyomást közelítőleg 1 barnak vehetjük (helytől és légköri viszonyoktól ezúttal eltekintve),  vagyis a leeresztett gumiban alapból 1 bar nyomás van. Ehhez teszünk hozzá egy átlagos szgk. gumiabroncs esetén durván 2 bar túlnyomást, azaz dupla mennyiséget, mint ami a felpumpálás előtt a gumiban már eleve megvolt. (A mérőműszerek ezt a túlnyomást mérik.) Tehát a gumi töltés után 1 rész 78 %-os nitrogéntartalmú levegőt, és 2 rész nitrogéngázt tartalmaz. Így a nitrogéngáz aránya az egészben 93% lesz.  (2,78/3=0,926 >>> ≈93%)

A német WDR csatorna népszerű ismeretterjesztő sorozata,  a Kopfball egyik adásában a gyakorlatban is tesztelték, hogy a nitrogénnel töltött abroncsok tovább tartják-e a nyomást. Az eredmény: 7 hét és 3000 km megtett út után nem észleltek mérhető nyomáskülönbséget.

Ez a tapasztalat egybevág több szakértő álláspontjával (az Adac is ezt képviseli), miszerint a kifejezetten diffúzióból adódó különbség egyébként ép, nitrogénnel és levegővel töltött gumik között több hónap elteltével is legfeljebb 0,01 bar körüli értékre tehető.

A különbség csekély mértékére a következő tények nyújtanak magyarázatot:

A nitrogén és az oxigén a periódusos rendszerben egymás mellett helyezkednek el. A nitrogén atomtömege 14 g/mol, az oxigéné 16 g/mol; a nitrogén atomsugara 0,092 nm (nanométer; tíz a mínusz kilencediken méter, azaz a méter milliárdodrésze), az oxigéné 0,065 nm.

Ebből következik, hogy míg az oxigén molekula tömege (32 g/mol) nagyobb, mint a nitrogéné (28 g/mol), addig mérete valamivel kisebb nála. (Nem annyival, mint azt az atomsugarak közti különbségből gondolnánk, mert egy molekula mérete a kapcsolódó atomok közti kötéshossztól is függ, ami az elektronfelhők átfedése miatt kisebb, mint a szabad atomok atomsugarainak összege.)

Maga a kötéshossz egyébként a nitrogén molekula esetén rövidebb. (Kötéshossz, nitrogén molekula: 0,1098 nm. Kötéshossz, oxigén molekula: 0,121 nm.)

Ennek oka, hogy a kötéshossz – amely a két, kötést létesítő atom atommagjának távolsága – nemcsak a kapcsolódó atomok méretétől, hanem  a létrejött kovalens kötések számától is függ. Márpedig a nitrogén molekulában az atomok háromszoros kovalens kötéssel kapcsolódnak, míg az oxigén molekulában csak kétszeres kovalens kötés található.

Végeredményben a két molekula átmérője a következőképpen alakul: (0 °C-on, 1 bar nyomáson):

Átmérő, nitrogén molekula: 0,31 nm

Átmérő, oxigén molekula: 0,29 nm

A gázmolekulák méretviszonyai nemcsak a pórusokon való könnyebb átjutás szempontjából fontosak; belőlük következik egy olyan paraméter, mely a diffúzió sebessége szempontjából döntő fontosságú. Ez pedig nem más, mint a molekulák közti ütközések keresztmetszete, az ún. ütközési hatáskeresztmetszet. (Egyfajta “célfelületet” jelent az ütközések számára.)

Minél kisebb egy molekula ütközési hatáskeresztmetszete, annál hosszabb utat tud megtenni más molekulával való ütközés, azaz rugalmas visszapattanások, útiránytól  való eltérések nélkül. (Azt a távolságot, amelyet egy molekula ütközés nélkül átlagosan megtesz, közepes szabad úthossznak nevezzük.)

A kinetikus gázelmélet fontos összefüggése:

A kis ütközési hatáskeresztmetszetű molekuláknál a közepes szabad úthossz nagyobb, ezért  a kisebb molekulák diffúziós együtthatója nagyobb, vagyis gyorsabban diffundálnak.

Összehasonlításul:

Ütközési hatáskeresztmetszet, nitrogén molekula: 0,43 nm²

Ütközési hatáskeresztmetszet, oxigén molekula: 0,40 nm²

Közepes szabad úthossz (0 °C, 1 bar), N molekula: 63 nm

Közepes szabad úthossz (0 °C, 1 bar), O molekula: 63,3 nm

Az elhanyagolható különbségek láttán érthetővé válik, hogy a nitrogéngáz, és a 21% oxigénen kívül 78%-ban szintén nitrogéngázt tartalmazó levegő gumipórusokon való átdiffundálásának sebessége között miért is nincs mérhető eltérés – még hosszabb idő elteltével sem .

A nyomásvesztés a gyakorlatban általában nem a diffúzióra vezethető vissza; leggyakoribb okai a különböző mechanikai károsodások (vágások, befúródott szögek), a sérült szelepek, vagy felnik. Ezekre a betöltött gáz speciális tulajdonságainak semmilyen befolyása nincsen, hiszen egy sérülésen keresztül bármilyen gáz elszökik.

A hosszabb nyomástartás ígéretéből sok autós téves következtetést von le (“Elég lesz a nyomást ritkábban is ellenőrizni!”), és ezt a helytelen emberi reakciót több esetben a reklámok is megerősítik.

Itt kell megemlíteni az Adac állásfoglalását a kérdésben, mely röviden összefoglalva így hangzik:

A hosszabb időn keresztül állandó guminyomás ígérete egyértelműen a nyomásellenőrzések intervallumának növelésére ösztönöz. Pedig a nyomásvesztésben a diffúziónál lényegesen nagyobb szerepet játszanak  a különböző sérülések és tömítetlenségek; ezen kívül a levegővel és nitrogénnel töltött abroncsok közötti különbség a diffúzióból adódó nyomásvesztés szempontjából elhanyagolható. Ezért a nitrogéntöltés  semmiképpen nem szolgálhat alapul a nyomásellenőrzés ritkítására. (2 hetente ajánlott!)

A gumigázzal kapcsolatos ígéretek bizonyos értelemben még veszélyesek is, mivel a nyomásellenőrzés kötelezettségével szemben gondatlanabb magatartást eredményezhetnek. Ennél az oknál fogva az Adac nem javasolja a gumigáz hétköznapi alkalmazását.

“Gumigázhoz” ingyen, bárminemű különleges, feláras töltés nélkül is hozzájuthatunk, csak egy kis idő kérdése. A levegővel feltöltött abroncsból a fenti, nitrogéntöltés melletti érv logikája alapján az oxigén rövid idő alatt elszivárog, míg a nitrogén visszamarad. Elég néhány sűrített levegős utántöltés, és – mivel az arányaiban egyre csökkenő mennyiségű oxigén ismételten megszökik -  előbb-utóbb a nitrogén maximálisan túlsúlyba kerül.

Guminyomás ingadozása a hőmérséklettel

Pro:

A gumigáz nyomása kevesebbet változik a melegedéssel, a hőmérsékleti ingadozások ellenére  a nyomásviszonyok kiegyensúlyozottabbak.

Kontra:

A fenti állítás minden természettudományos alapot nélkülöz.

A személy- ill. teherautóknál használt nyomástartományban, reális hőmérsékleti viszonyok között, a gázok ideális gázként viselkednek – oxigén, nitrogén, levegő egyaránt.  Állapotváltozásaik a gáztörvényekkel írhatók le.

Jelen esetre Gay-Lussac 2. törvénye érvényes: zárt gázmennyiség esetén a gázok nyomása (p) egyenesen arányban változik a hőmérséklettel (T). Ha nő a gáz hőmérséklete, vele egyenes arányban nő a nyomása is, és fordítva, függetlenül attól, hogy nitrogénről, vagy éppen levegőről van-e szó.

Adott hőmérséklet-emelkedésre tehát a nitrogén nyomása ugyanannyit fog változni, mint a levegőé.

Gumiabroncs üzemi hőmérséklete

Pro:

A nitrogénnel töltött gumik alacsonyabb hőmérsékleten üzemelnek, ezért élettartamuk nő.

Kontra:

A gumiabroncs által üzem közben elszenvedett  periodikus deformációkból származó munka részben hővé alakul, ez természetesen az abroncs felmelegedésével jár. A melegedés az egyensúlyi helyzet beálltáig tart, mikor is a hőtermelés éppen megegyezik a körülmények által meghatározott hőleadással.

Hőképződés tekintetében tehát mindegy, hogy nitrogén vagy levegő van-e a gumiban, mert ennek forrása az abroncs deformációja,  nem pedig a betöltött gáz.

Ráadásul a két gáz hővezetés szempontjából szinte azonos paraméterekkel bír.

A hővezetési tényező például (ami azt mutatja meg, hogy mekkora hőáram halad át egy bizonyos anyagon, meghatározott idő leforgása alatt, egységnyi hőmérséklet-különbség hatására), a nitrogénnél 0,0260 W/m·K, a levegő esetén pedig 0,0262 W/m·K.

Vagy nézzük a fajhőt! (A fajhő kifejezi, hogy egy bizonyos, adott mennyiségű anyag hőmérsékletének 1 fokkal való emeléséhez  mekkora hőmennyiség közlésére van szükség.

A nitrogén fajhője, állandó térfogaton, 20°C-on: 0,743 kJ/(kg·K)

A levegő fajhője, állandó térfogaton, 20°C-on: 0,718 kJ/(kg·K)

A minimális különbségnek a nitrogén javára (vagyis, hogy valamivel több hőt kell közölni vele ugyanolyan mértékű hőmérséklet emelkedés eléréséhez, mint a levegővel) nagyon rövid ideig fennálló, kifejezetten intenzív hatások esetén lehet jelentősége, melyek során a hirtelen megnövekvő deformációs munka hatására átmenetileg megemelkedő hőbevitel esetleg még nem elég ahhoz, hogy feljebb vigye a gáz hőmérsékletét, és persze a nyomását.

Ennek a kis mértékű eltérésnek  az előnyei igazából az erőteljes gyorsítások, fékezések, nagy sebességű, éles kanyarok világában válnak érezhetővé, egyszóval versenykörülmények között.

A hétköznapokban a hőterhelés csökkentése érdekében – akár levegővel, akár nitrogénnel töltött az abroncs – a helyes belső nyomás tartása a legfontosabb. Elégtelen nyomás esetén ugyanis az abroncs deformációja – ezzel együtt pedig az üzemi hőmérséklete is – nő.

Az esetleges  alacsonyabb üzemi hőmérséklet normál körülmények között nem közvetlenül a nitrogénhez köthető, hanem a megfelelő (nem alacsony) nyomáshoz, ami levegővel is ugyanúgy tartható.

Nemkívánatos összetevők jelenléte a gumi belsejében

Pro:

A gumigáz mentes a sűrített levegős kompresszorból származó, a gumi anyagát károsító olajrészecskéktől, továbbá a felnik, szelepek korrodálódását okozó vízpárától.

Kontra:

A sűrített levegőben semmi keresnivalója nincs olajnak és víznek. E célt szolgálják a kompresszorhoz kapható különböző leválasztók és szűrők, melyek használata lehetővé teszi, hogy teljesen tiszta és száraz levegő kerüljön az abroncsokba. (Erre minden, magára valamit is adó műhely nagy hangsúlyt fektet, ahogyan mi is.) Amennyiben  mégis szennyeződés ill. pára kerül a gumiba, az azt jelenti, hogy a kompresszor hiányos, vagy sérült.

Meg kell azonban jegyezni azt is, hogy mire a gumi belsejébe rossz esetben bejutott pár miligrammnyi víz érzékelhető kárt tudna okozni a rozsdásodásnak kitett tartozékokban, addigra ezt a kívülről ható tényezők már rég elvégezték.

A betöltött gáz reakcióképessége

Pro:

A levegő oxigénje reakcióba lép a gumival, az oxidáció pedig az anyag öregedéséhez vezet. A gumigáz nem tartalmaz oxigént, ezért gátolja az abroncs belső, légzáró rétegének öregedését, így nő az abroncs élettartama.

Kontra:

Tény, hogy a molekulájában lévő hármas kötés miatt a nitrogén – ellentétben az oxigénnel – normál körülmények között nem reakcióképes, ún. inert gáz. Tehát a gumi belsejét valóban védi az öregedéstől.

De mi a helyzet az abroncs külsejével? Az továbbra is ugyanúgy érintkezik a levegő oxigénjével, sőt egyéb, károsító hatások (fény, hő, stb.) is érik. Így aztán mindegy, hogy levegő vagy nitrogén van-e belül; a külső felület így is, úgy is sokkal gyorsabban öregszik annál.

A nitrogéntöltés gyakorlati haszna az említett szempontból már csak azért sem jelentkezik, mert a gumik jellemzően nem az oxigén “agressziója” által belsejükben véghezvitt amortizáció következményeként szorulnak cserére, hanem az ennél jóval korábban bekövetkező elhasználódásuk, kopásuk miatt.

Menetzaj

Pro:

Kisebb a menetzaj, mert a gumigázban másképp terjed a hang, mint a levegőben.

Kontra:

Az utastérbe szűrődő zaj egyáltalán nem csak a gumiktól származik. Forrása lehet a kerekek gördülésén kívül a motor, a kipufogó, egyes elemek rezgése, súrlódása, vagy a menetszél. Ebből kiszűrni, hogy a 78%,  vagy a 94% nitrogént tartalmazó gumi a hangosabb, szinte egyenlő a lehetetlennel.

A levegő és a nitrogéngáz egyébként ugyanúgy vezetik a hangot. (Hangsebesség, 0° C-on, nitrogéngázban: 334 m/s, levegőben: 331 m/s.)

Ha egy gumi hangos, annak nem a töltése az oka, sokkal valószínűbb, hogy rendellenesen kopott, vagy egyszerűen csak jellegénél fogva nagyobb zajt kelt a mintázata.

Ezen kívül, a gumik által okozott hang a levegőn keresztül érkezik a fülünkhöz.

Tűzveszély

Pro:

Oxigén hiányában nem tud gyúlékony keverék kialakulni a gumi belsejében, ezért nincs tűz- és robbanásveszély; ill. egy esetleges gumiabroncstüzet a nitrogén elfojtana.

Kontra:

Az utcai forgalomban a gumiabroncsok hőterhelése messze nem éri el a landoló repülőgépek, vagy a forma-1 versenyautók abroncsainak hőterhelését. Rendkívül ritkán,  igen szélsőséges körülmények együttes fennállásával fordulhat csak elő, hogy a gumi legyen a forrása egy kialakuló tűznek, robbanásról nem is beszélve.

A korábban már említett Kopfball c. műsorban a gyakorlatban is tesztelték, hogy a gumiból kiáramló nitrogén valóban képes-e eloltani egy gumiabroncstüzet.

Három egyforma gumit különböző gázokkal töltöttek fel: az egyiket levegővel, a másikat oxigénnel, a harmadikat pedig nitrogénnel. Egy lánghegesztő pisztollyal lyukat égettek a falukba, miáltal a gumiabroncsok meg is gyulladtak. Az eredmény:

1. A  levegővel töltött abroncs a levegő kiáramlását követően tovább ég.

2. A kiáramló  oxigén az előzőnél sokkal hevesebb tűzhöz vezet. (De kinek jutna eszébe tiszta oxigént tölteni az abroncsaiba? :) )

3. A gumiköpeny átégésekor a kiáramló nitrogén, beépített tűzoltókészülékként funkcionálva, kioltja a lángokat.

A tapasztaltak ellenére azonban a  Kopfball csapata szerint  a tűzveszély csökkentése egyáltalán nem indokolja a nitrogén személyautó abroncsokban való alkalmazását, mert a hétköznapi gyakorlatban rendkívül kicsi a valószínűsége a kísérletben látotthoz hasonló esemény bekövetkeztének.

A Kopfball-kísérletekről készült videó és írás eredetiben itt  »

Te mit gondolsz? A gumigáz átverés vagy sem? Szólj hozzá!

—————————————————————————————————————

Levegő vagy nitrogén, egy a lényeg – ellenőrizd rendszeresen, és tartsd a nyomást!

Ha kell hozzá egy kis segítség: újra itt a Vogel-Germany (precíziós műszereket gyártó német cég) guminyomásmérője.

Kattints a képre érte!

—————————————————————————————————————

Címkék: , , , , , , , ,

6 hozzászólás a “Gáz vagy nem gáz? (A gumigázról fehéren-feketén)” bejegyzéshez

  1. Luighi:

    F.E.L.E.S.L.E.G.E.S !

  2. kesztyűs Attila:

    Csatlakoznék az előttem szólóhoz. Szerintem erős effektusként jelenik meg az un. placebo hatás. FELESLEGES.

  3. B.Matyi:

    Én is maradok a levegőnél!

    Mellesleg nagyon jó kis guminyomásmérő a Vogel-Germany készüléke, már 3 éve használom!

  4. Peter:

    Parasztvakítás…

  5. Energy78:

    Én is feleslegesnek tartom ezek alapján.

  6. Amit a guminyomásról minden autósnak tudnia kell | Gumibiznisz:

    [...] A nyomásellenőrzések ritkítására, elhanyagolására az abroncsok nitrogénnel (gumigázzal, biztonsági gázzal) való feltöltése sem szolgáltathat alapot. Erről bővebben itt: http://www.gumibiznisz.hu/gaz-vagy-nem-gaz-a-gumigazrol-feheren-feketen [...]

Itt lehet hozzászólni !