Facteur de compressibilité du gaz

Le facteur de compressibilité Z mesure l'écart d'un gaz réel par rapport au comportement idéal à un état donné. Par définition Z est le produit de la pression absolue et du volume molaire divisé par le produit de la constante des gaz et de la température absolue : Z égale P fois Vm sur R fois T. Pour un gaz idéal parfait à la même pression et température, Z vaut exactement un ; des valeurs inférieures à un signalent en général des forces attractives et une réduction de volume, tandis que des valeurs supérieures à un apparaissent souvent à haute pression où les cœurs répulsifs dominent. Cette calculatrice accepte la pression absolue, le volume molaire et la température absolue — plus une constante des gaz optionnelle par défaut à la valeur SI 8.314462618 joules par mole par kelvin — et renvoie Z ainsi que les produits intermédiaires P·Vm et R·T afin que vous puissiez vérifier l'algèbre intermédiaire sur les feuilles de devoirs et les cahiers de laboratoire. Une température non positive est rejetée car le zéro absolu et en dessous rendent la définition indéfinie ou non physique.

Comment le facteur de compressibilité Z est défini

Partez de l'équation d'état des gaz réels écrite sous la forme P Vm égale Z R T, où P est la pression absolue, Vm le volume molaire du fluide pur ou du mélange, R la constante universelle des gaz, T la température absolue en kelvin et Z le facteur de compressibilité adimensionnel. Le réarrangement fournit immédiatement la définition de travail Z égale P fois Vm divisé par R fois T.

Lorsque Z vaut un le fluide obéit à la loi des gaz parfaits à cet état ; lorsque Z est inférieur à un le volume molaire est plus petit que la prédiction idéale, et lorsque Z est supérieur à un le volume molaire est plus grand. En unités SI vous envoyez en général P en pascals, Vm en mètres cubes par mole, T en kelvin, et laissez R à la valeur par défaut 8.314462618 joules par mole par kelvin, ce qui produit un nombre pur pour Z.

L'outil ne convertit ni le Celsius ni le Fahrenheit en kelvin, ne résout pas d'équations d'état cubiques pour un volume molaire inconnu, ne consulte pas de diagrammes de compressibilité généralisée à partir de la pression et de la température réduites, et n'estime pas de règles de mélange au-delà du seul Vm effectif que vous avez déjà mesuré ou calculé.

Où les calculs de facteur de compressibilité apparaissent dans le travail réel

Les cours de chimie du secondaire et de l'université introduisent Z en comparant les volumes molaires mesurés de gaz réels à la prédiction du gaz parfait à la même pression et température, souvent pour le dioxyde de carbone près de la condensation ou pour des gaz légers à pression élevée. Les cours universitaires de thermodynamique et d'ingénierie des procédés utilisent Z pour corriger les débits volumiques, les inventaires de réservoirs et les calculs d'orifice avant de passer aux équations d'état complètes ou aux diagrammes d'états correspondants.

Le comptage du gaz naturel, le dimensionnement des compresseurs et les modèles de pipelines citent couramment Z à la pression et à la température de fonctionnement pour que les bilans de masse et d'énergie restent cohérents.

Si vous avez ensuite besoin de la densité de gaz idéal à partir de la pression et de la masse molaire, du volume molaire idéal à partir de RT sur P, des relations de Boyle ou Charles sans Z, ou de la conversion en kelvin depuis le Celsius, traitez-les comme des intentions de recherche et des pages d'atterrissage distinctes plutôt que de surcharger cette page de calculatrice du facteur de compressibilité du gaz.