4962385561

2.3. Współczynnik ściśliwości

Równanie stanu gazu doskonałego:

pV = nRT    (3.9)

zakłada, że cząsteczki gazu doskonałego nie posiadają objętości własnej oraz, że pomiędzy cząsteczkami gazu nie występują siły wzajemnego oddziaływania. Dwa powyższe założenia można z dużym przybliżeniem uznać za słuszne, gdy ciśnienie gazu jest stosunkowo niskie. Równanie stanu gazu doskonałego może być więc stosowane do wyznaczania własności gazów i ich mieszanin dla niskich wartości ciśnień. Dla ciśnień rzędu ciśnienia atmosferycznego błąd popełniany przy stosowaniu równania stanu gazu doskonałego może być rzędu 2-3%. Dla wyższych ciśnień wielkość błędu może wzrosnąć do wielkości 500% i więcej.

W celu skorygowania różnic występujących pomiędzy rzeczywistymi danymi eksperymentalnymi i wielkościami, które można uzyskiwać stosując równanie stanu gazu doskonałego wprowadza się pojęcie współczynnika ściśliwości Z {gas compressibility factor, gas deviation factor, z-factor). Równanie definicyjne współczynnika ściśliwości może zostać zapisane w następującej postaci:

(3.10)

V_rz - rzeczywista objętość n moli gazu w warunkach p, T,

V_id - objętość n moli gazu w warunkach p, T wynikająca (wyznaczona) z równania stanu gazu

doskonałego: V =-.

V

Dzięki wprowadzeniu pojęcia współczynnika ściśliwości równanie (3.9) można przekształcić do równania stanu gazu rzeczywistego:

pV = ZnR T    (3.11)

mając na uwadze, to iż Z = Z (p,T).

Pr

Rys. 2.2. Zależność współczynnika ściśliwości wyznaczonego eksperymentalnie od ciśnienia i temperatury zredukowanych dla wybranych gazów.

Dwuparametrowe twierdzenie o stanach wzajemnie odpowiadających (theorem of corresponding States) sformułowane z makroskopowego punktu widzenia mówi iż: