2007/10/05
經濟部能源局
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▓撰文：李正明
最近油價飆漲，國內的98號無鉛汽油有時漲到每公升30元，用車人都大喊「吃不消」。因此各種省油妙招也流傳於各大媒體或網站。其中一招是「在夜間加油會比白天加油更划算」，意思是白天天氣熱，油料體積膨漲，夜間油料冷卻，同樣的計量值，夜間較有利。根據這樣的說法，本文提出說明，其實並不是這樣。
在討論這個議題之前，先簡單瞭解一下加油站的儲油設備──地下油池（以下簡稱油池）。一般油池埋藏在地底下，容量大約在30,000～50,000公升之間，直徑約2.3～3.2公尺的臥式直桶型鋼製或FRP製的容器，最上緣距離地面至少1公尺深，槽體本身為了防止鏽蝕，除裝有陰極防蝕設備之外，外層更包裹了柏油麻布或PU、或FRP層層保護。四周還充填了清砂，甚至有的還用鋼筋混凝土結構做一個外槽予以保護。油池區地面則鋪設25～30公分厚、2,500～3,000psi的RC路面予以保護。
會影響加油站地下油池內油料溫度的變化假設原因包括：卸油管卸收的來油，會隨來油溫度變化；加油管、油氣回收管、通氣管，也會些微影響溫度（可忽略而不計）；油池四周的土壤溫度；地下水的溫度；地面混凝土的熱傳導等。
油池不太容易因外界溫度改變而變化
在討論之前，先引述一個概念：「大地其實是一個巨大的恆溫器」，油池是存在於其中一個小熱力系統，油池四周的土壤及地下水都是恆溫器的界面，在發生擾動之後，又隨著時間與恆溫器原有狀況取得平衡。
在此概念下，先討論「來油溫度」。來油溫度高於油池原有存油，會將原存油料增溫，而自己卻被冷卻，反之亦然，最後達到平衡。但平衡後的混合油又與原油池存在環境的恆溫器之間又產生不平衡，這時候熱量在兩者之間傳導，最後又達到恆溫器原有的狀態，除此之外，在油池內的油氣空間，也會因溫度的改變而有汽油分子自液面逸出，再達平衡狀態時，飽和的油分子又會回落到液面，而達到液相與氣相的平衡。這觀念可以做一試算會清楚些：
假定油池內原有油料為V0＝10,000公升，油溫t0＝85℉
油車送來V1＝15,000公升，油溫t1＝95℉（35℃），卸完後油溫（t）是多少？
由於新、舊油是完全混合且達到平衡狀態，依據能量不減定律，釋出的能量與吸收的能量相同（Δh0＝-Δh1），則：
V0 *（t–t0）＝-V1 *（t–t1）
帶入數值，可求得t＝91℉
所以卸完油後，油池存有91℉的油料共25,000公升，所有的狀況從這裡開始發展，包括：油氣空間氣、液相的平衡，大氣壓力的平衡，以及向油池四周土壤與地下水的平衡，最後接近原來的85～86℉。
另外，因為大氣溫度，尤其是暑熱夏天的白天，油池地面混凝土被曬熱，熱量由水泥地面傳到其下方的土壤，然後到達油池本體，想像中是有可能把油池油溫升高，這過程會使溫度升高多少？目前還沒有實驗或觀測數據可引據，但可以用數據來說明，油池不太容易因外界溫度改變而變化。
一般混凝土的熱傳導率為0.8kcal╱m.h.℃（意思是每升高1℃，在1小時內穿過1公尺厚的混凝土的熱量為0.8千卡），而土壤為它的三分之一或四分之一，視土壤潮濕程度而定，塑膠類則約為0.12～0.3 kcal╱m.h.℃，FRP則為0.032 kcal╱m.h.℃。（比較：鐵皮約為30kcal╱m.h.℃）
混凝土地面被曬熱，熱量有一部分為流動空氣吸收，另一部分仍然會傳到其下方土壤中，但因二者傳熱率相差很大，所以被土壤（約70～80公分）阻絕了一大部分，熱量傳達到油池頂部時，又被外部包覆的PU、FRP或柏油麻布阻擋，此種材料之傳熱率僅0.12～0.3kcal╱m.h.℃，而油池內頂部有一油氣空間，又可阻隔熱量入侵，如有入侵，也會透過氣液相的平衡予以吸收。由上敘述，可以得到一個結論：「油池外大氣溫度變化很大，其實油池內溫度變化很小。」由附圖之觀測數據可以得到證明。
這項觀測是選了臺北市汀州路師大路口的一處加油站實施的，時間是2007年7月17日0時至24時，當日為晴天、暑熱。在未進油而又有發油的情況下，做24小時正點的記錄。其油池油溫是抄錄油池自動量油器所顯示，而室外溫度則抄取放置於加油機旁收費亭上的溫度計而來。例如：當日室外最高溫為98.2℉（36.8℃），而池內溫度還是維持在85.8℉，當日室外最低溫為82.9℉（28.3℃），而池內溫度為85.6℉，略低0.2℉（0.11℃），此可視為計溫的誤差。
「熱漲冷縮」不會增減汽油的質量
由以上論述及數據，就物理學上的觀點來看，汽油的每升（降）1℉其單位體積會漲（縮）約0.0006倍（即溫度校正係數）。如在半夜加油40公升，油溫低0.1～0.2℉（平均0.15℉），相較於白天等量加油，可能會有如下的差異：
40,000cc * 0.15℉ * 0.0006╱℉＝3.6cc
相對於所加的40公升（40,000cc）而言，多了十萬分之九而已。如果此車之耗油率為每公升10公里來算，3.6cc可行走約36公尺的距離。其實車子一起動，3.6cc就用完，因此應該沒有人會只為3.6cc的汽油在三更半夜開幾公里的車到加油站加油。其實一定體積油料的「熱漲冷縮」只是「密度」的改變，並不會增減汽油的「質量」。因為汽車動力的來源，是來自汽油質量轉換熱能所作的「功」。
另外，有媒體指出，「大白天加油100公升實際只有99.7公升，對使用者不利0.3公升」之說，其實這是錯誤報導。加油站加油機之計量器準確度在常溫下，依國家度量衡法，其法定誤差（器差）為正負千分之五以內，有些供油業者基於管理與公平起見，將之此器差調整在正負千分之三範圍以內。這是機械性能（精密度）的差誤，而不是溫度差誤，二者不能混為一談。（作者為臺灣中油公司高級顧問）