圧縮率因子

圧縮率因子（あっしゅくりついんし）は気体の振る舞いに関して、方程式を用いて記述する際に用いられる定数のひとつである。圧縮因子あるいは圧縮係数ともいう。

1モルの実在の気体または理想気体について、P、V、n、Tをそれぞれその気体が受ける圧力、体積、モル数、温度とすると圧縮率因子 z は次のように表される。

$z={PV \over nRT}={V_{m} \over V_{m}^{ideal}}$

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)。

$V_{m}={V \over n}$, $V_{m}^{ideal}={RT \over P}$

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)

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

PV = nRT

より圧縮率因子の値は常に1である。

空気の圧縮率因子

空気の圧縮係数（実験値）

	圧力 バール (absolute)
温度, ケルビン	1	5	10	20	40	60	80	100	150	200	250	300	400	500
75	0.0052	0.0260	0.0519	0.1036	0.2063	0.3082	0.4094	0.5099	0.7581	1.0125
80		0.0250	0.0499	0.0995	0.1981	0.2958	0.3927	0.4887	0.7258	0.9588	1.1931	1.4139
90	0.9764	0.0236	0.0453	0.0940	0.1866	0.2781	0.3686	0.4681	0.6779	0.8929	1.1098	1.3110	1.7161	2.1105
100	0.9797	0.8872	0.0453	0.0900	0.1782	0.2635	0.3498	0.4337	0.6386	0.8377	1.0395	1.2227	1.5937	1.9536
120	0.9880	0.9373	0.8860	0.6730	0.1778	0.2557	0.3371	0.4132	0.5964	0.7720	0.9530	1.1076	1.5091	1.7366
140	0.9927	0.9614	0.9205	0.8297	0.5856	0.3313	0.3737	0.4340	0.5909	0.7699	0.9114	1.0393	1.3202	1.5903
160	0.9951	0.9748	0.9489	0.8954	0.7803	0.6603	0.5696	0.5489	0.6340	0.7564	0.8840	1.0105	1.2585	1.4970
180	0.9967	0.9832	0.9660	0.9314	0.8625	0.7977	0.7432	0.7084	0.7180	0.7986	0.9000	1.0068	1.2232	1.4361
200	0.9978	0.9886	0.9767	0.9539	0.9100	0.8701	0.8374	0.8142	0.8061	0.8549	0.9311	1.0185	1.2054	1.3944
250	0.9992	0.9957	0.9911	0.9822	0.9671	0.9549	0.9463	0.9411	0.9450	0.9713	1.0152	1.0702	1.1990	1.3392
300	0.9999	0.9987	0.9974	0.9950	0.9917	0.9901	0.9903	0.9930	1.0074	1.0326	1.0669	1.1089	1.2073	1.3163
350	1.0000	1.0002	1.0004	1.0014	1.0038	1.0075	1.0121	1.0183	1.0377	1.0635	1.0947	1.1303	1.2116	1.3015
400	1.0002	1.0012	1.0025	1.0046	1.0100	1.0159	1.0229	1.0312	1.0533	1.0795	1.1087	1.1411	1.2117	1.2890
450	1.0003	1.0016	1.0034	1.0063	1.0133	1.0210	1.0287	1.0374	1.0614	1.0913	1.1183	1.1463	1.2090	1.2778
500	1.0003	1.0020	1.0034	1.0074	1.0151	1.0234	1.0323	1.0410	1.0650	1.0913	1.1183	1.1463	1.2051	1.2667
600	1.0004	1.0022	1.0039	1.0081	1.0164	1.0253	1.0340	1.0434	1.0678	1.0920	1.1172	1.1427	1.1947	1.2475
800	1.0004	1.0020	1.0038	1.0077	1.0157	1.0240	1.0321	1.0408	1.0621	1.0844	1.1061	1.1283	1.1720	1.2150
1000	1.0004	1.0018	1.0037	1.0068	1.0142	1.0215	1.0290	1.0365	1.0556	1.0744	1.0948	1.1131	1.1515	1.1889

Source: Perry's chemical engineers' handbook (6ed ed.). MCGraw-Hill. (1984). ISBN 0-07-049479-7  (table 3-162). Z-value are calculated from values of pressure, volume (or density), and temperature in Vassernan, Kazavchinskii, and Rabinovich, "Thermophysical Properties of Air and Air Components;' Moscow, Nauka, 1966, and NBS-NSF Trans. TT 70-50095, 1971: and Vassernan and Rabinovich, "Thermophysical Properties of Liquid Air and Its Component, "Moscow, 1968, and NBS-NSF Trans. 69-55092, 1970.

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

参考

• 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