Kompressibilitätsfaktor
Der Kompressibilitätsfaktor (Formelzeichen: z oder Z), auch Kompressions- oder Realgasfaktor, nicht zu verwechseln mit der Kompressibilität, ist ein Begriff der Thermodynamik und dient zur Beschreibung der Abweichung eines realen Gases von einem idealen Verhalten.
Der Kompressibilitätsfaktor wird häufig verwendet, um die Zustandsgleichung realer Gase in der dimensionslosen Darstellung zu entwickeln.
Beschreibung
Der Realgasfaktor wird als zusätzlicher Faktor in die Thermische Zustandsgleichung Idealer Gase eingefügt, um das Verhalten realer Gase zu beschreiben:
- $ p\cdot V_{m}={\color {Blue}z}\cdot R\cdot T $
Er ist damit definiert als:
- $ \Leftrightarrow z={\frac {p\cdot V_{m}}{R\cdot T}} $
oder auch:
- $ z={\frac {p\cdot v}{R_{S}\cdot T}} $
Hierbei stehen die einzelnen Formelzeichen für folgende Größen:
- p - Druck
- Vm - molares Volumen
- R - universelle Gaskonstante
- T - absolute Temperatur
- v - spezifisches Volumen
- $ R_{S} $ - spezifische Gaskonstante
Nur bei geringem Druck und hohen Temperaturen sowie bei einem Volumen, das gegen unendlich strebt, verhalten sich reale Gase annähernd ideal, also entsprechend der Zustandsgleichung idealer Gase mit einem Kompressibilitätsfaktor von Eins. Bei höheren Drücken weichen Gase zum Teil erheblich vom idealen Verhalten ab, da sich sowohl Anziehungs- als auch Abstoßungskräfte zwischen den Teilchen bemerkbar machen. Daher ist der Kompressionsfaktor vom Druck und der Temperatur des Gases abhängig (das molare Volumen wiederum ist allein von der Temperatur abhängig). Ein reales Gas ist bei hohem Druck generell schwerer komprimierbar als ein ideales Gas, was einem Kompressibilitätsfaktor größer Eins gleichkommt. Vorher wird jedoch bei einer Drucksteigerung zunächst ein Minimum durchlaufen (vgl. Abbildung).
Am kritischen Punkt des Gases spricht man zudem vom kritischen Kompressibilitätsfaktor oder kritischen Koeffizienten (siehe Van-der-Waals-Gleichung).
Literatur
Siehe auch
- Fundamentalgleichung
- p-v-Diagramm
- Wasserdampf
