圧縮率因子

圧縮率因子（あっしゅくりついんし、英: 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。

${\displaystyle z={\frac {PV}{nRT}}={\frac {V_{\mathrm {m} }}{V_{\mathrm {m} }^{\mathrm {ideal} }}}}$

ここで R は気体定数である。また、V_m は気体分子のモル体積、 V_m^ideal 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）。

${\displaystyle V_{\mathrm {m} }={\frac {V}{n}},\quad V_{\mathrm {m} }^{\mathrm {ideal} }={\frac {RT}{P}}}$

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

${\displaystyle PV=nRT}$

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

参考文献

• 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