氣體與分子運動論

壓縮因子

假設你想一眼看出,一種真實氣體偏離理想行為有多遠。壓縮因子正是這樣一張記分卡:一個寫作 Z 的單一數字,它告訴你氣體是否表現得像理想氣體,若不是,又偏向了哪個方向。

它被定義為氣體實際表現與同樣條件下理想氣體表現之比——形式上,Z 等於 PV 除以 nRT。對完全理想的氣體,Z 恰為一。當分子間的吸引佔主導時,氣體比理想更易壓縮,Z 落到一以下;當高壓下分子自身的體積佔主導時,氣體抗拒壓縮,Z 升到一以上。

壓縮因子作為真實氣體的實用語言而重要。把某種氣體的 Z 對壓強作圖,一眼便能看出理想氣體狀態方程在哪裡安全、在哪裡會把你引入歧途——這在設計輸氣管線、儲氣罐和任何高壓過程時都是必不可少的知識。

對於中等壓強下的氮氣,Z 略低於一,表明吸引力使它比理想情形稍微更易壓縮;把它壓到數百個大氣壓,Z 便升到一以上,因為這時分子自身的體積佔了上風。

Z 小於一意味著吸引佔上風;Z 大於一意味著分子體積佔上風。

Z 不是氣體的固定屬性;它隨溫度和壓強而變。同一種氣體在一組條件下 Z 可能小於一,在另一組條件下又大於一,而當壓強趨近於零時,每種氣體的 Z 都趨向一。

又稱
Zcompression factor压缩系数壓縮因子