压缩因子

在热力学中，压缩系数 (Z)，也称为压缩系数或气体偏差系数，描述了实际气体与理想气体行为的偏差。 简单定义为在相同温度和压力下，气体的摩尔体积与理想气体的摩尔体积之比。 它是一种有用的热力学性质，可用于修改理想气体定律以解释实际气体行为。 一般来说，气体越接近相变、温度越低或压力越大，与理想行为的偏差就变得越明显。 压缩因子值通常通过状态方程 (EOS) 的计算获得，例如以化合物特定经验常数作为输入的维里方程。 对于两种或多种纯气体（例如空气或天然气）的混合物的气体，必须先知道气体成分，然后才能计算可压缩性。 或者，可以从广义压缩率图表中读取特定气体的压缩系数，该图表将 Z {\displaystyle Z} 绘制为恒定温度下压力的函数。

压缩系数不应与材料的可压缩性（也称为可压缩系数或等温可压缩性）混淆，后者是衡量流体或固体响应压力变化的相对体积变化的量度。

压缩因子在热力学和工程学中通常定义为：

其中 p 是压力，ρ {\displaystyle \rho } 是气体的密度，R specific = R M {\textstyle R_{\text{specific}}={\frac {R}{M} }} 是特定气体常数，M {\displaystyle M} 是摩尔质量，T {\displaystyle T} 是xxx温度（开尔文或朗肯标度）。

在统计力学中的描述是：

其中 p 是压力，n 是气体的摩尔数，T {\displaystyle T} 是xxx温度，R {\displaystyle R} 是气体常数。

对于理想气体，根据定义，压缩系数为 Z = 1 {\displaystyle Z=1}。 在许多现实世界的应用中，对精度的要求要求考虑与理想气体行为（即真实气体行为）的偏差。 Z {\displaystyle Z} 的值通常随压力增加而随温度降低。 在高压下，分子碰撞的频率更高。 这使得分子间的排斥力产生明显的影响， 当压力较低时，分子可以自由移动。 在这种情况下，吸引力占主导地位 . 气体越接近其临界点或沸点， 就越偏离理想情况。