Cet article explique ce qu'est le facteur de compressibilité en chimie. Ainsi, vous découvrirez comment calculer le facteur de compressibilité (formule) et, en plus, vous pourrez voir un graphique dans lequel vous pourrez facilement trouver le facteur de compressibilité de n'importe quel gaz.
Quel est le facteur de compressibilité ?
Le facteur de compressibilité est un coefficient qui indique la relation entre le volume molaire d'un gaz réel et le volume d'un gaz parfait à la même température et pression. Autrement dit, le facteur de compressibilité décrit l’écart d’un gaz réel par rapport au comportement d’un gaz parfait.
Par conséquent, le facteur de compressibilité est utilisé pour savoir à quel point un gaz réel se comporte comme un gaz parfait. Si la valeur du facteur de compressibilité est proche de 1, cela signifie que le gaz réel peut être considéré comme un gaz parfait.
Notez que les lois chimiques sont considérablement simplifiées pour les gaz parfaits, nous souhaitons donc généralement pouvoir considérer un gaz comme un gaz parfait.
En général, le symbole du facteur de compressibilité est la lettre majuscule Z.
Formule du facteur de compressibilité
Le facteur de compressibilité est égal au volume molaire d'un gaz réel divisé par le volume molaire du gaz parfait correspondant. La formule pour calculer le facteur de compressibilité est donc la suivante :
Le volume molaire d'un gaz parfait peut être calculé à l'aide de la loi des gaz parfaits, donc l'expression ci-dessus est équivalente à ce qui suit :
Où:
-
est le facteur de compressibilité. -
est le volume molaire du gaz réel. -
est le volume molaire du gaz parfait correspondant. -
est la pression. -
est la température. -
est la constante universelle des gaz parfaits.
Le coefficient de compressibilité n'a pas d'unité, puisqu'il est calculé en divisant deux quantités qui ont les mêmes unités et s'annulent donc.
On considère qu'un gaz réel peut être considéré comme un gaz parfait lorsque la valeur du facteur de compressibilité est très proche de 1 ; en général, on prend des valeurs comprises entre 0,95 et 1,05. A noter qu'un facteur de compressibilité égal à 1 signifie que le gaz est idéal, mais en pratique il n'existe pas de gaz parfaitement idéal.
Graphique du facteur de compressibilité
Le facteur de compressibilité, la température réduite et la pression réduite sont liés les uns aux autres. Plus précisément, le facteur de compressibilité d'un gaz réel peut être déterminé si sa température et sa pression réduites sont connues.
Le graphique qui permet de trouver le facteur de compressibilité est le suivant :
Pour utiliser le graphique du facteur de compressibilité, vous devez suivre les étapes suivantes :
- Calculez la pression réduite et la température réduite du gaz. Pour ce faire, vous devez utiliser les formules ci-dessous.
- Inscrivez le graphique le long de l'axe X le long de la ligne équivalente à la pression réduite du gaz.
- Remontez le graphique le long de la ligne précédente jusqu'à trouver la ligne correspondant à la température réduite du gaz.
- Le facteur de compressibilité du gaz est égal à la valeur de l'axe Y à laquelle se croisent la pression réduite et la température réduite du gaz.
Notez que la température réduite et la pression réduite sont calculées en divisant respectivement la température et la pression par la température critique et la pression critique :
