Сколько весит воздух в колесе автомобиля

Обновлено: 09.01.2025

Самый главный вопрос — это не сколько весит воздух в шине (наверное, не слишком много, чтобы его мерить в граммах), а вопрос: зачем это знать?

Иногда довод, что шина будет весить меньше, приводится для того, чтобы убедить клиента, что надо накачивать шины не воздухом, а азотом. Правда, всякий мало-мальски знакомый с физикой, даже не прибегая к расчётам, скажет, что это не тот вес, который стоит учитывать в автомобиле.

А всё-таки, сколько лишнего веса мы постоянно возим с собой в каждой шине? Попробуем посчитать.
Внутренний объём колеса 205/60 R16 (например), как было показано в записи БЖ Шины. Какой объём воздуха в шине?, составляет 34 литра. Примем избыточное давление, равное 240 кпа, а атмосферное — 100 кпа.
Обычный воздух состоит из 78% азота, 21% кислорода и 1% аргона, не считая остальных малозначимых составляющих.

Но что это нам даёт, как вычислить массу этой смеси при нашем давлении 240+100=340 кпа?

Есть такое понятие, как парциальное (частичное) давление. Закон Дальтона гласит, что общее давление равно сумме парциальных давлений составляющих газов. В нашем случае 340 кпа сложится как
340*78%=265 кпа азота;
340*21%=71 кпа кислорода;
340*1%=3 кпа аргона.
Итого 265+74+3=339 кпа. Совпало? Нет, но это из-за округления, если посчитать точнее, то совпадёт.

Давление каждого газа знаем, а как вычислить массу каждого газа? Очень просто, выводится из уравнения Менделеева-Клайперона (если кто помнит, я — нет, но найти было нетрудно):
M=PmV/R/T, где
М — масса газа, г; P — давление, кпа; V — объём, л; R — универсальная газовая постоянная, для наших единиц= 8,31; T — температура в градусах кельвина (273+температура в градусах цельсия);
m — молярная масса: у азота — 28, кислорода — 32, аргона — 40.

В результате имеем, для воздуха, температуры 30 градусов С:
(265*28+71*32+3*40)*34/8,31/(30+273)=132 грамма.

А для смеси 95% азота и 5% кислорода, которой обычно накачивают шины:
(0,95*28+0,05*32)*340*34/8,31/(30+273)=129 грамм.

Итог: шина, накачанная азотом, весит на 3 грамма меньше накачанной воздухом.
Хорошо? Да. Но не о чем говорить.

Всё? Нет, не всё! Забыли самое главное.

В атмосферном воздухе присутствует водяной пар.
А с ним всё не так просто. В отличие от остальных составляющих воздуха, парциальное давление пара не может превысить некоторой предельной величины, которая зависит от температуры и называется давлением насыщенного пара.
На этот случай имеется график (как же без этого):

При 30 градусах цельсия оно составляет 4,3 кпа,
(а при 50 градусах — уже 12,42 кпа, в 3 раза больше, и, к слову, составит 5% от давления в шине).

В 34 литрах шины это соответствует:
18*4,3*34/8,31/(30+273)=1,05 грамма водяного пара. (18 — молярная масса H2O).

И не больше. В 34 литрах. При 30 град С. При любом давлении в шине.

А сколько пара может быть в исходном воздухе, которым, накачивают шину?
Если накачивали шину до избыточного давления 240 кпа при атмосферном 100 кпа, то воздуха потребовалось
34*(240+100)/100=116 литров.
В этих 116 литрах атмосферного воздуха при 30 градусах может содержаться уже
18*4,3*116/8,31/(20+273)=3,69 грамма водяного пара.

Итак, при 30 градусах цельсия:
1) в 116 литрах воздуха, используемого для накачки шины, может быть не больше 3,69 г воды в виде пара;
2) в 34 литрах сжатого из этих 116 литров воздуха в шине, может быть не больше 1,05 г воды в виде пара.

Вопрос к знатокам:
Что будет с этими лишними 2,64 граммами водяного пара при накачке шины:

1. Останутся в атмосфере.
2. Исчезнут без следа.
3. Испарятся.
4. Выпадут в осадок.
5. Это ошибка в расчётах.

Ответ см. в следующей серии:
Занимательная шинология. 2. Куда девается лишняя влага при накачке шины?

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.

Для каждого автолюбителя известно, что давление в шинах измеряется в кг*см². Это определение стандартно на территории стран СНГ и применяется на автомобильных колесах и покрышках других транспортных средств.

Состоянием на 2021 год, на территории России можно встретить определение «атмосферы». Единица технического измерения определяется как 1 кгс*1см2, в технической литературе обозначение указывается – «атм».

Далее приведены общепринятые нормы других стран для контроля давления в авто.

Какое давление должно быть в шинах

Для лучшего понимания, можно привести примеры номинального давления для твердых покрытий в колесах некоторых автомобилей:

ВАЗ 2101/15 – 1,8-2,2 кгс/см2;
КАМАЗ/МАЗ – 5,5-12 кгс/см2;
Daewo Lanos – 2,3 кгс/см2.

Важно! Соблюдение оптимального давления внутри колес автомобиля и аналогичной техники критически необходимо для поддержания заданного пятна контакта покрышки с поверхностью дороги. При нарушении эталонных параметров снижается срок эксплуатации и зацепистость продукта.

В чем измеряется давление в шинах автомобиля

Давление воздуха в шинах легковых машин и других ТС накачивается всегда одинаково, независимо от страны, где эксплуатируется транспорт. Единственным отличием является единицы измерения. Актуальными в 2021 году являются такие:

кг/см2;
ат – техническая атмосфера;
кПа – кило паскаль (kPa);
bar – бары;
p.s.i. – английская мера определяется как фунт силы приложенный на дюйм в квадрате.

При этом p.s.i. и bar наиболее распространены в Европе и США. На территории стран СНГ, стандарты только начинают приживаться. Такое положение заводит некоторых автолюбителей в тупик. К примеру, на покрышке указывается одна величина, а манометр говорит о другом непонятном значении. Для удобства восприятия и расчета требуемого давления, далее приведена соответствующая таблица соотношения популярных измерений.

Соотношение единиц измерения давления в шинах

В таблице приведено соотношение самых распространенных измерений давления внутри покрышек колесной техники.

Своевременная проверка давления в шинах автомобиля гарантирует высокий уровень безопасности во время вождения. Такая необходимость обусловлена сверхчувствительностью современных бескамерных покрышек, из-за которой каждая яма, бордюр или лежачий полицейский на пути – серьезное препятствие, снижающее давление внутри автошин.
Поскольку многие автолюбители привыкли определять давление в шинах автомобиля нескромным пинком по колесу, определить точные показатели таким способом им вряд ли удается. Отсюда и вытекают все проблемы, ведь значительное снижение давления может доставить массу хлопот, вплоть до аварийных ситуаций. При оптимальных показателях давления в автошинах водитель может в полной мере почувствовать не только комфорт управления, но и уверенность в собственной безопасности.

Давление в шинах – как измеряется?

Во многих странах постсоветского пространства давление принято измерять в атмосферах, поэтому при рассмотрении стандартов давления, распространенных в США, необходимо сразу перевести их в более привычные для нас атмосферы. Американцы измеряют давление в PSI, поэтому для получения нужного значения нам понадобится разделить PSI показатель на 14,5. Для большего удобства ниже представлена таблица соотношения значений.

Стандарты давления
BAR	PSI
1.8	26
1.9	28
2.0	29
2.1	30
2.2	32
2.3	33
2.4	35
2.5	36
2.6	38
2.7	39
2.8	41
2.9	42
3.0	44

Главная задача автомобильных шин – обеспечение достаточного сцепления машины с дорожным покрытием. При нормальном давлении воздуха внутри покрышки нагрузка в пятне соприкосновения колеса с дорогой распределяется в равной степени, а значит, покрышки, в свою очередь, изнашиваются также равномерно. Нормальное давление в шинах обеспечивает хорошую управляемость автомобиля и разумный расход топлива.

Низкое давление в шинах

Снижение давления всего на 0,5 атмосферы колеса не только меняет поведение машины, но и приходят в негодность намного раньше срока. Это обуславливается тем, что нагрузка на шины распределяется неправильно, из-за чего больше всего "страдают" боковые стороны покрышки.

Боковины спущенных шин становятся более мягкими, в результате чего при повороте руля они подминаются. Между направлениями дисков и шин появляется заметная разница, из-за чего автомобиль реагирует на повороты руля с небольшим опозданием. К тому же, при сниженном давлении на крутом повороте колесо может и вовсе разбортироваться.
В морозную погоду давление в шинах может с легкостью упасть сразу на 0,3-0,5 атмосферы, о чем будет сигнализировать высокий расход топлива. Обнаружить проблему можно также по степени деформации колеса, в сторону которого автомобиль будет постоянно уводить. Так, длительное игнорирование проблемы может привести к излому каркаса шины , из-за чего покрышка попросту придет в негодность.

Высокое давление в шинах

В данном случае колесо все равно будет иметь недостаточное пятно сцепления с дорогой. Нагрузка в большей степени переносится на центральную часть покрышки, что в свою очередь способствует неравномерному износу шины.

В случае с перекачанными шинами автомобиль будет хуже тормозить. Поскольку пятно контакта становится менее выраженным, вместе с ним уменьшается и сила трения, которая удерживает авто от скольжения. Следовательно, тормозной путь значительно увеличивается.
Примерно за 20 минут езды, давление в шинах может увеличиться на 0,5 атмосферы, а при продолжительных путешествиях на высокой скорости показатели могут возрасти до 4-5 атмосфер. Если же при этом на покрышке есть грыжа, то она может взорваться прямо на ходу, а на дороге это может привести к серьезной аварии.

Нормальное давление в автошинах

Оптимальное давление в шинах обычно устанавливает производитель автомобиля. Однако, помимо этого, существует ряд других факторов, влияющих на параметры давления:

масса транспортного средства;

диаметры автомобильных дисков;

Узнать, какие показатели давления должны быть в шинах вашего автомобиля, можно из табличек, размещенных на стойке двери или бардачке. Процесс измерения давления рекомендуется проводить только при охлажденной покрышке, поскольку при движении она способна нагреваться. При ее нагреве, воздух внутри расширяется, а значит, это может сказываться на точности замеров.

Для большей наглядности ниже размещена таблица давления в шинах по маркам отечественных и зарубежных автомобилей. Все представленные значения установлены производителями каждой модели авто.

Многие водители наверняка замечали: чем выше температура воздуха и чем дальше вы едете на юг, тем больше по обочинам валяется ошмётков взорвавшихся покрышек, тем активнее и чаще водители латают резину на своих автомобилях. Секрет прост: высокая температура действительно крайне пагубно влияет на шины.

По теме

Любая резина в основе своей содержит каучук – природный и синтетический. Этот материал больше всего на свете боится солнечной радиации. Свет и высокая температура разрушают структуру резины изнутри: в пятне контакта покрышки и дороги при температуре в 50 градусов по Цельсию и более материал в буквальном смысле расслаивается и превращается в липкие катышки. Машина начинает плохо замедляться на торможениях и активно скользить в поворотах. Стоит ли говорить, насколько это опасно. В самый неподходящий момент, когда нужно максимально быстро сбросить скорость, выясняется, что сделать это невозможно – шины перегрелись и «потекли». При самом печальном раскладе на сильной жаре покрышки и вовсе внезапно взрываются.

Особенно печально обстоят дела с зимними шинами в летний период. Компаунд таких изделий изначально гораздо более мягкий и пористый. Свойства, которые помогают зимним шинам обеспечивать прекрасный держак на снегу и льду, – нестоящая беда в период летнего зноя. И без того мягкая резиновая смесь «плывёт» на жаре настолько активно, что водитель почти полностью теряет контроль над автомобилем в совершенно безобидных ситуациях. Износ зимних шин летом поистине огромен.

Убивает покрышки автомобилей и температура. Когда она поднимается достаточно высоко, воздух в колесе нагревается и сильно увеличивается в объёме. Именно летом давление в шинах «плавает» наиболее ощутимо, что приводит к сильнейшему изменению пятна контакта и повышенному износу протектора и армирующих слоёв автомобильных шин. Недостаточно накачанная шина имеет большую поверхность пятна контакта – возрастает повышенное трение, приводящее к сильному ускорению износа резины. Перекачанная (перегретая) покрышка точно так же подвергается ускоренному износу. Страдает управляемость, снижается коэффициент замедления. При недосмотре (слишком низком или высоком давлении) шины летом взрываются особенно часто.

По теме

Отправляясь в путь, многие водители, казалось бы, делают всё правильно – проверяют давление в колёсах. Вот только делают они это не всегда корректно: контролировать давление следует на остывших, а не на горячих шинах. Водителям стоит помнить, что из 2,2 бара в холодном колесе показатель может запросто подскочить при нагреве до 2,6. Игнорировать влияние температуры воздуха на покрышки недопустимо – это крайне опасно.

Чтобы накачать шину правильно, нужно ориентироваться на подсказку, которую дают сами производители транспортных средств – наклейку на кузове в дверном проёме со стороны водителя. Дублируется важная информация и в инструкции по эксплуатации, а в ряде случаев – на лючке бензобака. Обычно давление в колёсах передней оси отличается от давления в задних. Более того, оно зависит не только от температуры, но и от загрузки машины: чем больше вещей в багажнике и людей в салоне, тем сильнее накачиваются шины. Проводить мониторинг давления летом рекомендуется в утренние часы. Все колёса при этом должны стоять на ровной поверхности.

По теме

Нелишним будет придерживаться при летней эксплуатации авто и ещё одной рекомендации. По возможности стоит парковать машину в тени, чтобы на покрышки не попадал прямой солнечный свет. На солнцепёке можно прикрывать колёса кусками картона или ткани – это защитит резину от прямого солнечного света, чрезмерного нагрева и ускоренного старения.

Читайте также: