compressibiliteitsfactor

De compressibiliteitsfactor, meestal aangeduid met Z, is een dimensievrij getal dat aangeeft in welke mate een reël gas zich gedraagt als een ideaal gas bij dezelfde temperatuur en druk. Z wordt gedefinieerd door de relatie Z = pV/(RT). Als Z gelijk is aan 1, volgt het gas de ideale gaswet; reële gassen vertonen afwijkingen door moleculaire interacties en de finite omvang van moleculen.

Afwijkingen van Z kunnen zowel boven als onder 1 liggen. Bij gematigde druk en lagere temperaturen kunnen aantrekkingskrachten ervoor zorgen dat Z < 1; bij hogere drukken of sterk gereduceerde temperaturen kunnen repulsieve krachten leiden tot Z > 1. In de praktijk benadert Z bij hoge T en lage P vaak 1, maar blijft er bij hoge P of nabij het condenseergebied sprake van significante afwijkingen.

Berekening en schatting van Z gebeurt vaak met formules van staat (equations of state, EOS) zoals van der Waals, Redlich-Kwong of Peng-Robinson. Deze EOS leveren algebraïsche vergelijkingen waarvan de fysisch juiste wortel wordt gekozen. Ook bestaan tabellen en grafieken, zoals de generalized compressibility chart, gebaseerd op gereduceerde eigenschappen: P_r = P/P_c en T_r = T/T_c. Voor mengsels wordt Z doorgaans berekend met mengregels en aangepaste EOS.

Toepassingen omvatten het ontwerpen en analyseren van gasprocessen, transport en volumevergelijkingen in de olie- en gasindustrie, evenals conversie tussen echte en ideale volumes bij verschillende P en T. Z vereist voldoende nauwkeurige eigenschappen (kritische druk en temperatuur, acentriciteitsfactor voor mengsels) en kan sterk variëren afhankelijk van de aard van het gas of gasmengsel.