In diesem Artikel wird erklärt, was der Kompressibilitätsfaktor in der Chemie ist. So erfahren Sie, wie Sie den Kompressibilitätsfaktor (Formel) berechnen und können außerdem eine Grafik sehen, in der Sie den Kompressibilitätsfaktor eines beliebigen Gases leicht ermitteln können.
Was ist der Kompressibilitätsfaktor?
Der Kompressibilitätsfaktor ist ein Koeffizient, der das Verhältnis zwischen dem Molvolumen eines realen Gases und dem Volumen eines idealen Gases bei gleicher Temperatur und gleichem Druck angibt. Mit anderen Worten: Der Kompressibilitätsfaktor beschreibt die Abweichung eines realen Gases vom Verhalten eines idealen Gases.
Daher wird der Kompressibilitätsfaktor verwendet, um zu wissen, wie sehr sich ein reales Gas wie ein ideales Gas verhält. Wenn der Wert des Kompressibilitätsfaktors nahe bei 1 liegt, bedeutet dies, dass das reale Gas als ideales Gas betrachtet werden kann.
Beachten Sie, dass die chemischen Gesetze für ideale Gase stark vereinfacht sind, sodass wir uns ein Gas im Allgemeinen als ideales Gas vorstellen möchten.
Im Allgemeinen ist das Symbol für den Kompressibilitätsfaktor der Großbuchstabe Z.
Formel für den Kompressibilitätsfaktor
Der Kompressibilitätsfaktor ist gleich dem Molvolumen eines realen Gases geteilt durch das Molvolumen des entsprechenden idealen Gases. Die Formel zur Berechnung des Kompressibilitätsfaktors lautet daher wie folgt:
Das Molvolumen eines idealen Gases kann mithilfe des Idealgasgesetzes berechnet werden, sodass der obige Ausdruck dem Folgenden entspricht:
Gold:
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ist der Kompressibilitätsfaktor.
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ist das Molvolumen des realen Gases.
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ist das Molvolumen des entsprechenden idealen Gases.
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ist der Druck.
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ist die Temperatur.
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ist die universelle Konstante idealer Gase.
Der Kompressibilitätskoeffizient hat keine Einheit, da er durch Division zweier Größen berechnet wird, die die gleichen Einheiten haben und sich daher gegenseitig aufheben.
Wir gehen davon aus, dass ein reales Gas als ideales Gas angesehen werden kann, wenn der Wert des Kompressibilitätsfaktors sehr nahe bei 1 liegt; Im Allgemeinen gehen wir von Werten zwischen 0,95 und 1,05 aus. Beachten Sie, dass ein Kompressibilitätsfaktor von 1 bedeutet, dass das Gas ideal ist, in der Praxis gibt es jedoch kein vollkommen ideales Gas.
Diagramm des Kompressibilitätsfaktors
Kompressibilitätsfaktor, reduzierte Temperatur und reduzierter Druck stehen in einem Zusammenhang zueinander. Insbesondere kann der Kompressibilitätsfaktor eines realen Gases bestimmt werden, wenn seine reduzierte Temperatur und sein reduzierter Druck bekannt sind.
Das Diagramm, mit dem Sie den Kompressibilitätsfaktor ermitteln können, sieht wie folgt aus:
Um das Diagramm des Kompressibilitätsfaktors zu verwenden, müssen Sie die folgenden Schritte ausführen:
- Berechnen Sie den reduzierten Druck und die reduzierte Temperatur des Gases. Dazu müssen Sie die folgenden Formeln verwenden.
- Zeichnen Sie das Diagramm entlang der X-Achse entlang der Linie, die dem reduzierten Gasdruck entspricht.
- Bewegen Sie die Grafik entlang der vorherigen Linie zurück, bis Sie die Linie finden, die der reduzierten Gastemperatur entspricht.
- Der Gaskompressibilitätsfaktor ist gleich dem Wert der Y-Achse, bei dem sich der reduzierte Druck und die reduzierte Temperatur des Gases schneiden.
Beachten Sie, dass die reduzierte Temperatur und der reduzierte Druck berechnet werden, indem die Temperatur und der Druck durch die kritische Temperatur bzw. den kritischen Druck dividiert werden:
