気体圧縮係数Zの計算
実在気体が理想気体からどれだけずれているかが分かります。101325 Pa、273.15 K、0.022414 m³/molなら、Zはほぼ1です。比べている2つの積、圧力×体積とR×温度も表示します。ブラウザで無料で使えます。
- 無料
- ブラウザで動作
- 登録不要
- データは端末の外に出ません
無料で実行
計算例
- 圧力
- 101,325
- モル体積
- 0.022414
- 創造性
- 273.15
- 気体定数
- 8.314462618
- Z
- 1.0000013588
- 圧縮係数
- 1.0000013588
- 積 pvm
- 2,271.09855
圧縮係数Zは、ある状態で実在気体が理想気体の振る舞いからどれだけずれるかを測ります。定義によりZは絶対圧力とモル体積の積を気体定数と絶対温度の積で割ったものです。すなわちZはP×Vm/(R×T)です。同じ圧力・温度の完全な理想気体ではZはちょうど1です。1より小さい値は多くの場合引力と体積の減少を示し、1より大きい値は斥力が支配する高圧でよく現れます。本計算器は絶対圧力、モル体積、絶対温度に加え、省略時はSI値8.314462618ジュール毎モル毎ケルビンを使う任意の気体定数を受け取り、Zと中間積P·VmおよびR·Tを返します。宿題や実験ノートで途中式を確認できます。非正の温度は絶対零度以下で定義が不定または非物理的になるため拒否されます。
圧縮係数Zの定義のしかた
実在気体の状態方程式をP Vm = Z R Tと書き、Pを絶対圧力、Vmを純物質または混合物のモル体積、Rを普遍気体定数、Tをケルビンの絶対温度、Zを無次元の圧縮係数とします。変形すると作業定義Z = P×Vm/(R×T)が直ちに得られます。
Zが1のとき流体はその状態で理想気体の法則に従い、Zが1未満ならモル体積は理想予測より小さく、Zが1超ならモル体積は大きくなります。SI単位では通常Pをパスカル、Vmを立方メートル毎モル、Tをケルビンで送り、Rを既定の8.314462618ジュール毎モル毎ケルビンのままにしてZを純粋な数として得ます。
摂氏や華氏をケルビンに変換せず、未知のモル体積のための三次状態方程式も解かず、還元圧力・温度からの一般化圧縮係数線図も参照せず、すでに測定または計算した単一の有効Vmを超える混合則も推定しません。絶対温度は厳密に正でなければなりません。
圧縮係数の計算が実務に現れる場面
中等・大学の化学では、同じ圧力・温度での理想気体予測に対する実在気体の測定モル体積の比較としてZが導入され、凝縮付近の二酸化炭素や高圧の軽気体がよく扱われます。大学の熱力学・プロセス工学では、完全な状態方程式や対応状態線図に進む前に、体積流量・タンク在庫・オリフィス計算の補正にZを使います。
天然ガスの計量、圧縮機のサイズ決定、パイプラインモデルは運転圧力・温度でのZを日常的に引用し、質量・エネルギー収支を整合させます。
後から圧力とモル質量からの理想気体密度、RT/Pからの理想モル体積、Zなしのボイルやシャルルの関係、摂氏からケルビンへの変換が必要な場合は、本気体圧縮係数計算器のページを過負荷にせず、別の検索意図とランディングとして扱ってください。
活用例
宿題・実験の解答キー
教科書の実在気体状態についてZ = PVm/RTを計算し、教員と自動採点が非正温度の拒否を含む一つの正解を共有します。
プロセスと計量の確認
測定した絶対圧力・モル体積・温度から圧縮係数を見積もり、体積流量やタンク在庫の補正の前に使います。
よくある質問
圧縮係数Zとは何ですか？
Z = P·Vm/(R·T)は、同じ状態で実在気体を理想気体の法則と比較する無次元比です。
温度が0または負のときどうなりますか？
絶対温度は厳密に正でなければならず、非正のTではZ = PVm/(RT)が不定または非物理的になります。
モル体積の状態方程式を解きますか？
いいえ。 圧力・モル体積・温度を与え、計算器はZを返します。Vmのための三次EOSの求解は別の意図です。
気圧とリットル毎モルで計算できますか？
できます。気体定数を0.08205746 L·atm/(mol·K)と入力し、圧力は気圧、モル体積はリットル毎モル、温度はケルビンでそろえてください。初期設定の定数はパスカルと立方メートル毎モルを前提にしています。
Zが1より小さい、または大きいとはどういう意味ですか？
1より小さいとモル体積が理想気体より小さく、多くは分子間の引力によるものです。1より大きいとモル体積が大きく、高い圧力で反発が強くなるときによく見られます。
関連ツール
開発者向け — APIアクセス
このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。
エンドポイント
Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。
お使いのスタックから呼び出す
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/chem/compressibility-factor \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"pressure":101325,"molar_volume":0.022414,"temperature":273.15}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/chem/compressibility-factor", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"pressure": 101325,
"molar_volume": 0.022414,
"temperature": 273.15
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/chem/compressibility-factor",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"pressure": 101325,
"molar_volume": 0.022414,
"temperature": 273.15
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/chem/compressibility-factor", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"pressure":101325,"molar_volume":0.022414,"temperature":273.15}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"pressure":101325,"molar_volume":0.022414,"temperature":273.15}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/chem/compressibility-factor", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)リクエスト例
{
"pressure": 101325,
"molar_volume": 0.022414,
"temperature": 273.15
}レスポンス例
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "chem.compressibility_factor",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。
料金
単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。
エラー
| HTTP | コード | 意味 |
|---|---|---|
401 | unauthorized | APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。 |
402 | insufficient_balance | 残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。 |
404 | unknown_type | 指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。 |
429 | rate_limited | リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。 |
技術的な注記
無料のブラウザツールと有料APIは同じ純粋な同型関数を共有するため、授業デモ・解答キー・自動パイプラインが同じ数値で食い違うことはありません。
圧縮係数Zの定義のしかた
化学・プロセス工学のワークシートではしばしば気圧とリットル毎モル、R = 0.08205746リットル気圧毎モル毎ケルビンを使います。本計算器は明示的なgas_constantを受け付けるため、単位の隠れた換算なしで整合した系が使えます。Tが0以下のときはInfinityや無意味な非物理的因子を返す代わりにinvalid_inputで拒否します。
送る内容と返ってくる内容
pressureはRの選択と整合する任意単位の絶対圧力で、正でなければなりません。標準温度・圧力付近では理想気体はおよそ0.022414立方メートル毎モル、または22.4リットル毎モルです。temperatureはケルビンの絶対温度で0より大きくなければなりません。0または負の値は非正温度の規則を示すメッセージで失敗します。教科書の定番確認には、Zが1近くになる理想状態、Zが1未満のわずかに圧縮された実在気体、リットル気圧単位で作業するときの明示的Rがあります。宿題と実験レポートには無料のブラウザフォームを、一括解答キーや回帰フィクスチャには同一契約をスクリプトから呼び出してください。検証失敗は前払い残高を消費しません。pressure、molar_volume、temperatureの各フィールドに有限の数値を送ってください。molar_volumeは対象状態での気体のモル体積で正でなければなりません。gas_constantは任意です。省略時エンジンは8.314462618を使いgas_constant_defaultedをtrueにします。指定時は有限の正の数でなければならずgas_constant_defaultedはfalseです。欠落フィールド、非数値文字列、NaN、Infinityはinvalid_inputで失敗し課金されません。成功時は整形したpressure、molar_volume、temperature、gas_constantを返し、Zと別名compressibility_factorをP·Vm/(R·T)として報告し、中間確認用にproduct_pvmとproduct_rtを含め、deviation_from_idealをZマイナス1、絶対偏差が百万分の一未満のときideal_likeを報告し、SIの単位規約と式文字列およびmethod compressibility_factorを含みます。成功したAPI呼び出しの料金は公開ベースの$0.002毎項目です。
圧縮係数の計算が実務に現れる場面
本機能は純粋なparseエンジンのため、API料金は成功項目あたり公開ベースの$0.002で、検証失敗は残高を消費しません。
連携の活用例
教材ウィジェットとAPIフィクスチャ
同じ同型ソルバーからブラウザデモとCIゴールデンテストを駆動し、教室ツールとバックエンド採点が食い違わないようにします。
技術的な質問
どの単位を使うべきですか？
整合した任意の組が使えます。SI既定はPをPa、Vmをm³/mol、TをK、R = 8.314462618 J/(mol·K)です。L·atm単位では一致する圧力・モル体積とともにgas_constant = 0.08205746を渡してください。
料金はいくらですか？
ブラウザツールは無料でローカル実行です。APIリクエストは成功項目あたり$0.002の前払いKIT残高を使い、無効な入力は課金されません。