压缩因子描述真实气体的pVT性质中,最简单,最直接,最准确,使用的压力范围也最广泛的状态方程。压缩因子是将理想气体理想状态方程用压缩因子Z加以修正。

很显然,Z的大小反映出真实气体对理想气体的偏差程度即Z等于Vm(真实)除以Vm(理想)。当Z1时,说明真实气体的Vm比同样条件下理想气体的Vm大,此时真实气体比理想气体难于压缩。式中的Z称为压缩因子,表示实际气体偏离理想气体行为的程度。

中文名

压缩因子

外文名

compressibility factor

适用领域

实际气体

所属学科

化学、物理

别名

压缩系数

基本内容

气体压缩因子是理想气体状态方程用于实际气体时必须考虑的一个校正因子,用以表示实际气体受到压缩后与理想气体受到同样的压力压缩后在体积上的偏差。校正后的方程,是描述真实气体的性质中,最简单,最直接,最准确,使用的压力范围也最广泛的状态方程。[1]

压缩因子是将理想气体理想状态方程用压缩因子Z加以修正。即:pV=ZnRT

由此可知,压缩因子的定义为:

Z=pV/nRT=pVm/RT

压缩因子的量纲为一。很显然,Z的大小反映出真实气体对理想气体的偏差程度即Z等于Vm(真实)除以Vm(理想)。对于理想气体,在任何温度压力下Z恒等于1。当Z<1时,说明真实气体的Vm比同样条件下理想气体的Vm小,此时真实气体比理想气体易于压缩;当Z>1时,说明真实气体的Vm比同样条件下理想气体的Vm大,此时真实气体比理想气体难于压缩。由于Z反映出真实气体压缩的难易程度,所以将它称为压缩因子。

实际气体的P-V-T关系常用下式表示:

pV=ZnRT

式中的Z称为压缩因子,表示实际气体偏离理想气体行为的程度。当实际气体处于临界点此时的压缩因子称为临界压缩因子ZC.多数气体的临界压缩因子比较接近,0.25-0.31之间。

应用

虽然压缩因子Z表示得是真实气体行为偏离理想状态的程度,但由于理想状态是不存在的,便无实际具体的实验数据,因而难以从压缩因子Z的物理意义上直接求出其数值。

临界压缩因子

后实验发现,各个气体在临界状态时偏离理想气体的程度大致相同。当实际气体处于临界点(临界气压Pc,临界温度Tc,临界摩尔体积Vm,c)时,定义此时的压缩因子称为临界压缩因子ZC,将方程改写为 ,测得多数气体的临界压缩因子比较接近,0.25-0.31之间。临界态是真实的,所以临界参数均可测,可求的Zc也相应列表可查。

对比参数

为求出其数值Z,找出Z的普遍性规律,科学家思考:为避免气体分子性质的不同而导致压缩因子Z的不同,能否导出一个不具有气体特性常数的方程呢?

随后即引入对比气压Pr,对比温度Tr,对比摩尔体积Vm,r,统称为对比参数。这三个对比参数描述了气体所处状态与临界状态的偏离程度,而与气体的本质无关。