Fattore di comprimibilità

Il fattore di comprimibilità (Z): proprietà termodinamica dei gas reali

Il fattore di comprimibilità, indicato con la lettera Z, è una proprietà termodinamica che modifica la legge dei gas ideali per tener conto del comportamento dei gas reali. È una misura di quanto le proprietà termodinamiche di un gas reale si discostano da quelle attese da un gas ideale.

Gas ideali e gas reali: le differenze
Le differenze principali tra gas ideali e gas reali sono rappresentate dalle interazioni molecolari e dal volume delle molecole. Mentre nel modello ideale le molecole hanno un volume trascurabile e non vi sono forze di interazione tra di esse, nei gas reali le molecole hanno un volume definito e interagiscono sia tra loro che con le pareti del recipiente attraverso urti non elastici. Inoltre, i gas reali obbediscono alla legge dei gas ideali solo a basse pressioni e alte temperature.

Fattore di comprimibilità e deviazione dall’idealità
Per un gas ideale, il rapporto pV_m/RT, detto fattore di comprimibilità, è pari a 1. Mentre per un gas reale, il fattore di comprimibilità può deviare positivamente o negativamente da 1 a seconda delle forze intermolecolari presenti. Ad esempio, a basse pressioni, il fattore di comprimibilità è inferiore a 1, indicando una maggiore comprimibilità rispetto a quella di un gas ideale, a causa di forze intermolecolari attrattive.

Variazione del fattore di comprimibilità con pressione e temperatura
La variazione del fattore di comprimibilità con pressione e temperatura è rappresentata graficamente. A basse pressioni, il fattore di comprimibilità si avvicina a 1, poiché tutti i gas tendono al comportamento ideale. Tuttavia, a pressioni intermedie, il fattore di comprimibilità è inferiore a 1 a causa delle forze intermolecolari di attrazione che influenzano i volumi effettivi. Invece, a pressioni elevate, il fattore di comprimibilità diventa maggiore di 1 a causa delle forze repulsive intermolecolari che influenzano i volumi effettivi.

Conclusioni
In definitiva, il fattore di comprimibilità Z tende verso 1 a pressioni basse, è inferiore a 1 a pressioni intermedie e superiore a 1 a pressioni elevate. Queste variazioni sono il risultato delle diverse interazioni intermolecolari e forniscono un’indicazione importante del comportamento dei gas reali rispetto a quelli ideali.