热力学
比热容
c
=
{\displaystyle c=}
T
{\displaystyle T}
∂
S
{\displaystyle \partial S}
N
{\displaystyle N}
∂
T
{\displaystyle \partial T}
压缩性
β
=
−
{\displaystyle \beta =-}
1
{\displaystyle 1}
∂
V
{\displaystyle \partial V}
V
{\displaystyle V}
∂
p
{\displaystyle \partial p}
热膨胀
α
=
{\displaystyle \alpha =}
1
{\displaystyle 1}
∂
V
{\displaystyle \partial V}
V
{\displaystyle V}
∂
T
{\displaystyle \partial T}
内能
U
(
S
,
V
)
{\displaystyle U(S,V)}
焓
H
(
S
,
p
)
=
U
+
p
V
{\displaystyle H(S,p)=U+pV}
亥姆霍兹自由能
A
(
T
,
V
)
=
U
−
T
S
{\displaystyle A(T,V)=U-TS}
吉布斯能
G
(
T
,
p
)
=
H
−
T
S
{\displaystyle G(T,p)=H-TS}
在热力学 中，压缩因子 (Z )，是一种修正系数，用于描述真实气体 与理想气体 行为的偏差。它简单地定义为在相同温度 和压力 下，气体 的摩尔体积 与理想气体 的摩尔体积 之比。 这是修正理想气体定律 以解释真实气体 行为的有用热力学性质 [1] 相变 、温度越低或压力越大，与理想行为的偏差变得越明显。压缩因子值通常通过状态方程 (EOS) 计算获得，例如以化合物特定的经验常数 作为输入的维里方程 。 对于由两种或多种纯气体（例如空气或天然气）混合而成的气体，在计算可压缩性之前必须知道气体成分。
在统计力学 中，压缩因子定义的描述是：
Z
=
p
V
~
R
T
{\displaystyle Z={\frac {p{\tilde {V}}}{RT}}}
其中，
p
{\displaystyle \ p}
V
~
{\displaystyle \ {\tilde {V}}}
摩尔体积 ；
T
{\displaystyle \ T}
R
{\displaystyle \ R}
气体常数 。可以看出，Z是同样条件下真实气体摩尔体积与理想气体摩尔体积的比值，它的大小反映出真实气体偏离理想气体的程度。理想气体的Z值在任何条件下恒为1。Z小于1说明真实气体的摩尔体积比同样条件下理想气体的为小，真实气体比理想气体更易压缩。Z大于1则相反。由于它反映出真实气体的压缩难易程度，所以称为压缩因子。压缩因子的量纲 为一。
在非常高的压力下，所有气体的Z值都大于1，说明此时分子间排斥力起主要作用。在很低的压力下，所有气体的Z值都接近1，此时真实气体的行为类似于理想气体。两者压力之间，多数气体Z<1，意味着分子间吸引力的存在降低了气体的摩尔体积。
用压缩因子表示的维里方程 如下：
P
V
~
R
T
=
1
+
B
V
~
+
C
V
~
2
+
D
V
~
3
+
…
{\displaystyle {\frac {P{\tilde {V}}}{RT}}=1+{\frac {B}{\tilde {V}}}+{\frac {C}{{\tilde {V}}^{2}}}+{\frac {D}{{\tilde {V}}^{3}}}+\dots }
对p取导数可以看到，真实气体的
Z
−
p
{\displaystyle \ Z-p}
p
→
0
{\displaystyle \ p\to 0}
d
Z
/
d
p
=
0
{\displaystyle \ dZ/dp=0}
d
Z
/
d
p
{\displaystyle \ dZ/dp}
Z
→
1
{\displaystyle \ Z\to 1}
波义耳温度 。
此外可以类似地使用
Z
−
p
{\displaystyle \ Z-p}
p
V
m
−
p
{\displaystyle \ pV_{m}-p}
p
→
0
{\displaystyle \ p\to 0}
Z
−
p
{\displaystyle \ Z-p}
p
→
0
{\displaystyle \ p\to 0}
Z
=
1
{\displaystyle \ Z=1}
将压缩因子的概念应用于临界点 ，可以类似地得到“临界压缩因子”：
Z
c
=
p
c
V
m
,
c
R
T
c
{\displaystyle \ Z_{c}={\frac {p_{c}V_{m,c}}{RT_{c}}}}
利用范德瓦耳斯方程 预测的
Z
c
{\displaystyle \ Z_{c}}
Z
c
{\displaystyle \ Z_{c}}
Z
c
{\displaystyle \ Z_{c}}
对应状态原理 作下铺垫。
参考资料 [ 编辑 ]
^ Properties of Natural Gases 互联网档案馆 的存檔 ，存档日期2011-02-06.. Includes a chart of compressibility factors versus reduced pressure and reduced temperature (on last page of the PDF document)
Peter Atkins, Julio de Paula. Atkins' Physical Chemistry 8th ed. Oxford University Press. 2006. ISBN 9780198700722 .
