En este artículo se explica qué es el factor de compresibilidad en química. Así pues, encontrarás cómo calcular el factor de compresibilidad (fórmula) y, además, podrás ver un gráfico en el que puedes hallar el factor de compresibilidad de cualquier gas de manera fácil.
Índice
¿Qué es el factor de compresibilidad?
El factor de compresibilidad es un coeficiente que indica la relación entre el volumen molar de un gas real y el volumen de un gas ideal a la misma temperatura y presión. Es decir, el factor de compresibilidad describe la desviación de un gas real del comportamiento de un gas ideal.
Por lo tanto, el factor de compresibilidad sirve para saber cuánto de cerca está un gas real de comportarse como un gas ideal. Si el valor del factor de compresibilidad es próximo a 1, significa que se puede considerar el gas real como un gas ideal.
Ten en cuenta que las leyes químicas se simplifican considerablemente para gases ideales, por lo que normalmente nos interesa poder considerar un gas como un gas ideal.
En general, el símbolo del factor de compresibilidad es la letra mayúscula Z.
Fórmula del factor de compresibilidad
El factor de compresibilidad es igual al volumen molar de un gas real partido por el volumen molar del correspondiente gas ideal. Por lo tanto, la fórmula para calcular del factor de compresibilidad es la siguiente:
El volumen molar de un gas ideal se puede calcular utilizando la ley de los gases ideales, por lo que la expresión anterior es equivalente a la siguiente:
Donde:
es el factor de compresibilidad.
es el volumen molar del gas real.
es el volumen molar del gas ideal correspondiente.
es la presión.
es la temperatura.
es la constante universal de los gases ideales.
El coeficiente de compresibilidad no tiene unidades, ya que se calcula dividiendo dos magnitudes que tienen las mismas unidades y, por tanto, se anulan entre sí.
Se considera que se puede tomar un gas real como un gas ideal cuando el valor del factor de compresibilidad es muy próximo a 1, en general, se toman los valores entre 0,95 y 1,05. Ten en cuenta que un factor de compresibilidad igual a 1 significa que el gas es ideal, pero en la práctica no existe un gas perfectamente ideal.
Gráfica del factor de compresibilidad
El factor de compresibilidad, la temperatura reducida y la presión reducida están relacionados entre sí. En concreto, se puede determinar el factor de compresibilidad de un gas real si se conocen su temperatura reducida y su presión reducida.
La gráfica que permite hallar el factor de compresibilidad es la siguiente:
Para usar el gráfico del factor de compresibilidad debes seguir los siguientes pasos:
- Calcular la presión reducida y la temperatura reducida del gas. Para ello, debes usar las fórmulas que hay más abajo.
- Entrar en el gráfico por el eje X por la línea equivalente a la presión reducida del gas.
- Subir en el gráfico por la línea anterior hasta encontrar la línea correspondiente a la temperatura reducida del gas.
- El factor de compresibilidad del gas es igual al valor del eje Y en el que se cruzan la presión reducida y la temperatura reducida del gas.
Ten en cuenta que la temperatura reducida y la presión reducida se calculan dividiendo la temperatura y la presión entre la temperatura crítica y la presión crítica respectivamente:
