Este artigo explica o que é o fator de compressibilidade em química. Assim você descobrirá como calcular o fator de compressibilidade (fórmula) e, além disso, poderá ver um gráfico no qual poderá encontrar facilmente o fator de compressibilidade de qualquer gás.
Qual é o fator de compressibilidade?
O fator de compressibilidade é um coeficiente que indica a relação entre o volume molar de um gás real e o volume de um gás ideal na mesma temperatura e pressão. Em outras palavras, o fator de compressibilidade descreve o desvio de um gás real em relação ao comportamento de um gás ideal.
Portanto, o fator de compressibilidade é utilizado para saber o quanto um gás real se comporta como um gás ideal. Se o valor do fator de compressibilidade for próximo de 1, significa que o gás real pode ser considerado um gás ideal.
Observe que as leis químicas são bastante simplificadas para gases ideais, por isso geralmente queremos ser capazes de pensar num gás como um gás ideal.
Em geral, o símbolo do fator de compressibilidade é a letra Z maiúscula.
Fórmula do fator de compressibilidade
O fator de compressibilidade é igual ao volume molar de um gás real dividido pelo volume molar do gás ideal correspondente. A fórmula para calcular o fator de compressibilidade é, portanto, a seguinte:
O volume molar de um gás ideal pode ser calculado usando a lei dos gases ideais, portanto a expressão acima é equivalente ao seguinte:
Ouro:
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é o fator de compressibilidade.
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é o volume molar do gás real.
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é o volume molar do gás ideal correspondente.
-
é a pressão.
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é a temperatura.
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é a constante universal dos gases ideais.
O coeficiente de compressibilidade não tem unidade, pois é calculado pela divisão de duas grandezas que possuem unidades iguais e, portanto, se anulam.
Consideramos que um gás real pode ser considerado um gás ideal quando o valor do fator de compressibilidade é muito próximo de 1; em geral, tomamos valores entre 0,95 e 1,05. Observe que um fator de compressibilidade igual a 1 significa que o gás é ideal, mas na prática não existe um gás perfeitamente ideal.
Gráfico do fator de compressibilidade
Fator de compressibilidade, temperatura reduzida e pressão reduzida estão relacionados entre si. Especificamente, o fator de compressibilidade de um gás real pode ser determinado se a sua temperatura e pressão reduzidas forem conhecidas.
O gráfico que permite encontrar o fator de compressibilidade é o seguinte:
Para usar o gráfico do fator de compressibilidade, você deve seguir estas etapas:
- Calcule a pressão reduzida e a temperatura reduzida do gás. Para fazer isso, você deve usar as fórmulas abaixo.
- Trace o gráfico ao longo do eixo X ao longo da linha equivalente à pressão reduzida do gás.
- Mova o gráfico de volta ao longo da linha anterior até encontrar a linha correspondente à temperatura reduzida do gás.
- O fator de compressibilidade do gás é igual ao valor do eixo Y no qual a pressão reduzida e a temperatura reduzida do gás se cruzam.
Observe que a temperatura reduzida e a pressão reduzida são calculadas dividindo a temperatura e a pressão pela temperatura crítica e pela pressão crítica, respectivamente:
