圧縮率因子
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圧縮率因子(あっしゅくりついんし、: compressibility factor)は実在気体の振る舞いに関して、理想気体からのずれを表す無次元量のひとつである。圧縮因子あるいは圧縮係数ともいう。

実在気体または理想気体について、P、V、n、T をそれぞれ圧力体積物質量温度とすると、圧縮率因子 z は次のように表される。 z = P V n R T = V m V m i d e a l {\displaystyle z={\frac {PV}{nRT}}={\frac {V_{\mathrm {m} }}{V_{\mathrm {m} }^{\mathrm {ideal} }}}}

ここで R は気体定数である。また、Vm は気体分子のモル体積、 Vmideal は理想気体としてプロットしたモル体積である(便宜上、前者をモル体積、後者を理想のモル体積と呼ぶことにする)。 V m = V n , V m i d e a l = R T P {\displaystyle V_{\mathrm {m} }={\frac {V}{n}},\quad V_{\mathrm {m} }^{\mathrm {ideal} }={\frac {RT}{P}}}

モル体積と理想のモル体積の商をビリアル展開することでz を求める方法もある(詳細はビリアル方程式を参照)。

z は圧力 P に対してプロットすると物質固有の曲線になる。一般に十分低圧では1より小さく、十分高圧では1より大きくなる。これは実在気体では無視できない分子間力と分子自体の体積の2つの影響によるものである。z を対臨界定数P およびT の関数で表したのがz 線図で、気体の種類に関係なく適用できる。

理想気体では P V = n R T {\displaystyle PV=nRT}

より圧縮率因子の値は常にz = 1である。
空気の圧縮率因子

空気の圧縮係数(実験値)[1] 絶対圧力 バール
温度, ケルビン151020406080100150200250300400500
750.00520.02600.05190.10360.20630.30820.40940.50990.75811.0125
800.02500.04990.09950.19810.29580.39270.48870.72580.95881.19311.4139
900.97640.02360.04530.09400.18660.27810.36860.46810.67790.89291.10981.31101.71612.1105
1000.97970.88720.04530.09000.17820.26350.34980.43370.63860.83771.03951.22271.59371.9536
1200.98800.93730.88600.67300.17780.25570.33710.41320.59640.77200.95301.10761.50911.7366
1400.99270.96140.92050.82970.58560.33130.37370.43400.59090.76990.91141.03931.32021.5903
1600.99510.97480.94890.89540.78030.66030.56960.54890.63400.75640.88401.01051.25851.4970
1800.99670.98320.96600.93140.86250.79770.74320.70840.71800.79860.90001.00681.22321.4361
2000.99780.98860.97670.95390.91000.87010.83740.81420.80610.85490.93111.01851.20541.3944
2500.99920.99570.99110.98220.96710.95490.94630.94110.94500.97131.01521.07021.19901.3392
3000.99990.99870.99740.99500.99170.99010.99030.99301.00741.03261.06691.10891.20731.3163
3501.00001.00021.00041.00141.00381.00751.01211.01831.03771.06351.09471.13031.21161.3015
4001.00021.00121.00251.00461.01001.01591.02291.03121.05331.07951.10871.14111.21171.2890
4501.00031.00161.00341.00631.01331.02101.02871.03741.06141.09131.11831.14631.20901.2778
5001.00031.00201.00341.00741.01511.02341.03231.04101.06501.09131.11831.14631.20511.2667
6001.00041.00221.00391.00811.01641.02531.03401.04341.06781.09201.11721.14271.19471.2475
8001.00041.00201.00381.00771.01571.02401.03211.04081.06211.08441.10611.12831.17201.2150
10001.00041.00181.00371.00681.01421.02151.02901.03651.05561.07441.09481.11311.15151.1889

参考文献^ Perry's chemical engineers' handbook (6ed ed.). MCGraw-Hill. (1984). .mw-parser-output cite.citation{font-style:inherit;word-wrap:break-word}.mw-parser-output .citation q{quotes:"\"""\"""'""'"}.mw-parser-output .citation.cs-ja1 q,.mw-parser-output .citation.cs-ja2 q{quotes:"「""」""『""』"}.mw-parser-output .citation:target{background-color:rgba(0,127,255,0.133)}.mw-parser-output .id-lock-free a,.mw-parser-output .citation .cs1-lock-free a{background:url("//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/65/Lock-green.svg")right 0.1em center/9px no-repeat}.mw-parser-output .id-lock-limited a,.mw-parser-output .id-lock-registration a,.mw-parser-output .citation .cs1-lock-limited a,.mw-parser-output .citation .cs1-lock-registration a{background:url("//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d6/Lock-gray-alt-2.svg")right 0.1em center/9px no-repeat}.mw-parser-output .id-lock-subscription a,.mw-parser-output .citation .cs1-lock-subscription a{background:url("//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/aa/Lock-red-alt-2.svg")right 0.1em center/9px no-repeat}.mw-parser-output .cs1-ws-icon a{background:url("//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Wikisource-logo.svg")right 0.1em center/12px no-repeat}.mw-parser-output .cs1-code{color:inherit;background:inherit;border:none;padding:inherit}.mw-parser-output .cs1-hidden-error{display:none;color:#d33}.mw-parser-output .cs1-visible-error{color:#d33}.mw-parser-output .cs1-maint{display:none;color:#3a3;margin-left:0.3em}.mw-parser-output .cs1-format{font-size:95%}.mw-parser-output .cs1-kern-left{padding-left:0.2em}.mw-parser-output .cs1-kern-right{padding-right:0.2em}.mw-parser-output .citation .mw-selflink{font-weight:inherit}ISBN 0-07-049479-7  (table 3-162). Z-value are calculated from values of pressure, volume (or density), and temperature in Vassernan, Kazavchinskii, and Rabinovich, "Thermophysical Properties of Air and Air Components;' Moscow, Nauka, 1966, and NBS-NSF Trans. TT 70-50095, 1971: and Vassernan and Rabinovich, "Thermophysical Properties of Liquid Air and Its Component, "Moscow, 1968, and NBS-NSF Trans. 69-55092, 1970.


McQuarrie, Donald A. and Simon, John D. (1999). Molecular Thermodynamics. University Science Books. ISBN 1-891389-05-X. page 55

Perry's chemical engineers' handbook (6ed ed.). MCGraw-Hill. 1984. ISBN 0-07-049479-7. page 3-268

Smith, J.M. et al. (2005). Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics (Seventh Edition ed.). McGraw Hill. ISBN 0-07-310445-0. page73

関連項目

実在気体

ファンデルワールスの状態方程式

ディーテリチの状態方程式

圧縮率
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