Kritischer Kompressibilitätsfaktor

Der Kompressibilitätsfaktor (Formelzeichen: z oder Z), auch Kompressions- oder Realgasfaktor, nicht zu verwechseln mit der Kompressibilität, ist ein Begriff der Thermodynamik und dient hier zur Beschreibung der Abweichung eines realen Gases von einem idealen Verhalten. Häufig wird die Zustandsgleichung realer Gase in der dimensionslosen Darstellung mit dem Realgasfaktor Z entwickelt.

Realgasfaktor von Stickstoff, abhängig von Druck und Temperatur, berechnet über die Fundamentalgleichung

Beschreibung

Der Realgasfaktor ist definiert als:

$z = \frac{pV_m}{R_mT}$

oder auch:

$z = \frac{pv}{RT}$

Hierbei stehen die einzelnen Formelzeichen für folgende Größen:

• R_m - universelle Gaskonstante
• R - spezifische Gaskonstante
• V_m - molares Volumen
• v - spezifisches Volumen
• p - Druck
• T - absolute Temperatur

Nur bei geringem Druck und hohen Temperaturen, sowie bei einem Volumen, das gegen unendlich strebt, verhalten sich reale Gase annähernd ideal, also entsprechend der Zustandsgleichung idealer Gase mit einem Kompressibilitätsfaktor von Eins. Bei höheren Drücken weichen Gase zum Teil erheblich vom idealen Verhalten ab, da sich sowohl Anziehungs- als auch Abstoßungskräfte zwischen den Teilchen bemerkbar machen. Daher ist der Kompressionsfaktor vom Druck und der Temperatur des Gases abhängig (das molare Volumen wiederum ist allein von der Temperatur abhängig). Ein reales Gas ist bei hohem Druck generell schwerer komprimierbar als ein ideales Gas, was einem Kompressibilitätsfaktor größer Eins gleichkommt, wobei jedoch bei einer Drucksteigerung zunächst ein Minimum durchlaufen wird.

Am kritischen Punkt des Gases spricht man zudem vom kritischen Kompressibilitätsfaktor oder kritischen Koeffizienten (siehe Van-der-Waals-Gleichung).

Literatur

• Literatur zur Thermodynamik

Siehe auch

Zustandsgleichung, Fundamentalgleichung, p-v-Diagramm, Wasserdampf

Weblinks

• Stoffdaten online berechnen beim NIST
• Bundeswehr-Uni, München
• TU Dresden
• Uni Duisburg-Essen