Coeficiente de compressibilidade

O fator de compressibilidade mede o grau de não idealidade dos gases reais. Ele foi introduzido na equação dos gases ideais de forma a efetuar uma correção na mesma, para poder-se aplicá-la aos gases reais. Assim, a equação de estado dos gases ideais, corrigida pelo fator de compressibilidade, é dada por:

$p{V}_m=RTZ$ (1)

Onde Z é o fator de compressibilidade propriamente dito, puramente empírico.

Baseando-se na equação (1), podemos definir matematicamente o fator de compressibilidade por:

$Z=p{V}_m/RT=V_{m,real}/V_{m,ideal}$ (2)

Observando-se as equações anteriores, nota-se que se o gás for ideal teremos:

$V_m=V_{m,ideal}$

Então:

$Z=V_m/V_{m,ideal}=1$ (3)

Como o volume molar é uma função da temperatura e da pressão, Z será uma função dessas mesmas variáveis, ou seja:

$Z=Z(T,P)$ (4)

Análise das forças intermoleculares através do fator de compressibilidade

A partir do fator de compressibilidade, podemos analisar as forças intermoleculares presentes em determinado gás real. Podem ocorrer dois casos gerais:

• Caso 1: Forças predominantemente de atração

Se predominarem em um gás forças de atração, é plausível que o volume molar do gás real seja menor que o correspondente volume de um gás ideal, nas mesmas condições de temperatura e pressão. Logo:

$Z<1$ - Predominam forças de atração

• Caso 2: Forças predominantemente de repulsão:

Fazendo uma analogia com o caso anterior, podemos perceber que se as forças intermoleculares predominantes em um gás real forem forças de repulsão, o volume molar do gás será maior que o do gás ideal, nas mesmas T e P. Logo:

$Z>1$ - Predominam forças de repulsão