Fator de compressibilidade do gás

O fator de compressibilidade Z mede o quanto um gás real se afasta do comportamento ideal em um dado estado. Por definição Z é o produto da pressão absoluta e do volume molar dividido pelo produto da constante dos gases e da temperatura absoluta: Z é P vezes Vm sobre R vezes T. Para um gás ideal perfeito na mesma pressão e temperatura, Z vale exatamente um; valores abaixo de um costumam indicar forças atrativas e redução de volume, enquanto valores acima de um aparecem com frequência em alta pressão onde os núcleos repulsivos dominam. Esta calculadora aceita pressão absoluta, volume molar e temperatura absoluta —mais uma constante dos gases opcional que por padrão é o valor SI 8.314462618 joules por mol por kelvin— e devolve Z junto com os produtos intermediários P·Vm e R·T para você conferir a álgebra intermediária em folhas de lição de casa e cadernos de laboratório. Temperatura não positiva é rejeitada porque o zero absoluto e abaixo tornam a definição indefinida ou não física.

Como o fator de compressibilidade Z é definido

Parta da equação de estado de gás real escrita como P Vm igual a Z R T, em que P é a pressão absoluta, Vm é o volume molar do fluido puro ou da mistura, R é a constante universal dos gases, T é a temperatura absoluta em kelvin e Z é o fator de compressibilidade adimensional. O rearranjo produz de imediato a definição de trabalho Z igual a P vezes Vm dividido por R vezes T.

Quando Z vale um o fluido obedece a lei dos gases ideais naquele estado; quando Z é menor que um o volume molar é menor que a previsão ideal, e quando Z é maior que um o volume molar é maior. Em unidades SI você normalmente envia P em pascals, Vm em metros cúbicos por mol, T em kelvin e deixa R no padrão 8.314462618 joules por mol por kelvin, o que produz um número puro para Z.

A ferramenta não converte Celsius nem Fahrenheit para kelvin, não resolve equações de estado cúbicas para um volume molar desconhecido, não consulta cartas de compressibilidade generalizada a partir de pressão e temperatura reduzidas, e não estima regras de mistura além do único Vm efetivo que você já mediu ou calculou.

Onde os cálculos de fator de compressibilidade aparecem no trabalho real

Cursos de química do ensino médio e da faculdade introduzem Z ao comparar volumes molares medidos de gases reais com a previsão do gás ideal na mesma pressão e temperatura, muitas vezes para dióxido de carbono perto da condensação ou para gases leves em pressão elevada. Cursos universitários de termodinâmica e engenharia de processos usam Z para corrigir vazões volumétricas, inventários de tanques e cálculos de orifício antes de avançar para equações de estado completas ou cartas de estados correspondentes.

Medição de gás natural, dimensionamento de compressores e modelos de dutos citam com rotina Z na pressão e temperatura de operação para que balanços de massa e energia permaneçam coerentes.

Se mais adiante você precisar de densidade de gás ideal a partir de pressão e massa molar, volume molar ideal a partir de RT sobre P, relações de Boyle ou Charles sem Z, ou conversão para kelvin a partir de Celsius, trate-os como intenções de busca e páginas de destino distintas em vez de sobrecarregar esta página da calculadora de fator de compressibilidade do gás.