Factor de compresibilidad

Question

Tengo una pregunta simple sobre la terminología del factor de compresibilidad. Se llama factor de compresibilidad porque su valor determina qué tan compresible es un gas real en relación a un gas ideal según su valor sea menor o mayor que 1. Si $Z>1$ entonces $\frac{pV}{nRT}>1$ y por lo tanto $p>\frac{nRT}{V}$ lo que significa que es más compresible que un gas ideal. Porque para un gas ideal es $p = \frac{nRT}{V}$. Similar para la desviación negativa. Pero surge la pregunta de por qué no hemos tomado $V$ en el LHS en estas ecuaciones e inecuaciones. Quiero decir, por qué los científicos no lo llaman algo así como "factor volumétrico" (en realidad no puedo encontrar una palabra específica, pero no es importante, espero que los lectores puedan entender mi pregunta). Quiero decir algo así como el volumen es mayor que el de los gases ideales.

Otra cuestión es que siempre tenemos gráficos de $Z \rightarrow p$ para entender la desviación de los gases reales con respecto a los gases ideales. (Estoy publicando un gráfico como ejemplo.)
¿Por qué no tomamos $T$ o $V$ en el eje X para entender este concepto?

Answer 1

El factor de compresibilidad mide la proporción del volumen real del gas (bajo las condiciones dadas de temperatura y presión) al volumen que el gas debería haber ocupado si fuera un gas ideal (bajo la misma temperatura y presión). Esta proporción nos dice cuánto es compresible un gas (más compresible si el volumen es menor) por una presión dada aplicada sobre él. En este punto, solemos tomar la temperatura como constante y asumimos que el volumen es una función solo de la presión. Entonces, supongamos que cambiamos la presión y observamos cómo cambia el volumen para el gas. Esto es lo que muestra el gráfico en tu pregunta. Ilustra la variación en compresibilidad de diferentes gases reales con la presión. El término así como el gráfico tienen sentido en el sentido de que muestran la disposición de un gas real dado a ser comprimido al someterlo a varias presiones.

Answer 2

Lo veo de una manera diferente; no en términos de volumen sino en la relación entre el volumen molar y el volumen molar 'ideal', $\frac{V}{n}$ y $\frac{RT}{P}$.

De $PV = ZnRT$ escribimos

$$\frac{V}{n} = Z\frac{RT}{P}$$

La razón por la que el factor de compresibilidad Z se llama factor de 'compresibilidad' es que relaciona estas dos cantidades como una constante de resorte. Relaciona cuántas moléculas realmente puedes 'apretar' o mejor dicho 'comprimir' en un volumen en algún estado particular de temperatura y presión. Para Z > 1, el número de moléculas, n, se reduce para el mismo volumen, temperatura y presión que cuando Z = 1.