圧縮率Zガスのため、又は圧縮係数は、状態の理想気体方程式の補正として入力される（単位なし）無次元の値です。このようにして、数学的モデルは、観測されたガスの挙動によりよく似ています。
理想気体では、変数P（圧力）、V（体積）、およびT（温度）に関連する状態方程式は次のとおりです。理想 PV = nRT、n =モル数、R =理想気体定数。圧縮率係数Zの補正を追加すると、この方程式は次のようになります。
図1.空気圧縮係数。出典：ウィキメディア・コモンズ。https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/84/Compressibility_Factor_of_Air_75-200_K.png。
圧縮係数を計算する方法は？
モル体積がV モル = V / nであることを考慮すると、実際のモル体積は次のようになります。
圧縮係数Zはガス条件に依存するため、圧力と温度の関数として表されます。
最初の2つの方程式を比較すると、モル数nが1に等しい場合、実際のガスのモル体積は理想的なガスのモル体積と次のように関連していることがわかります。
圧力が3気圧を超えると、ほとんどのガスが理想的なガスとしての動作を停止し、実際の体積が理想的なガスとは大きく異なります。
これは、オランダの物理学者ヨハネスファンデルワールス（1837-1923）による実験で実現し、理想的な気体方程式よりも実際の結果に適したモデル、ヴァンの状態方程式を作成しました。 der Waals。
例
方程式PV real = ZnRTによると、理想ガスの場合、Z = 1です。しかし、実際のガスでは、圧力が増加するとZの値も増加します。これは、高圧でガス分子が衝突する機会、したがって反発力が増加し、それとともに体積が増加します。
一方、より低い圧力では、分子はより自由に動き、反発力は減少します。したがって、より少ない量が期待されます。温度は上がるとZが下がります。
ファンデルワールスが観察したように、いわゆる臨界点の近くでは、ガスの挙動は理想的なガスの挙動から大きく逸脱しています。
任意の物質の臨界点（T c、P c）は、相変化前のその挙動を決定する圧力と温度の値です。
-T cは、それを超えると問題のガスが液化しない温度です。
-P cは、温度T cでガスを液化するために必要な最小圧力です。
ただし、各ガスには独自の臨界点があり、温度と減圧T rおよびP rを次のように定義します。
同じV rとT rの閉じ込められたガスが同じ圧力P rを及ぼすことが観察されています。このため、Zが同じT rでP rの関数としてグラフ化されている場合、この曲線の各点はどのガスでも同じです。これは対応する状態の原則と呼ばれます。
理想的なガス、空気、水素、水の圧縮率
以下は、さまざまな低温でのさまざまなガスの圧縮率曲線です。いくつかのガスのZの例と、曲線を使用してZを見つける手順を次に示します。
図2.減圧の関数としてのガスの圧縮係数のグラフ。出典：ウィキメディア・コモンズ。
理想的なガス
最初に説明したように、理想的なガスはZ = 1です。
空気
空気の場合、Zは広範囲の温度と圧力で約1であり（図1を参照）、理想的なガスモデルでは非常に良い結果が得られます。
水素
すべての圧力でZ> 1。
水
水のZを見つけるには、臨界点の値が必要です。水の臨界点は、P c = 22.09 MPaおよびT c = 374.14°C（647.3 K）です。繰り返しになりますが、圧縮係数Zは温度と圧力に依存することを考慮する必要があります。
たとえば、500ºC、12 MPaの水のZを検出するとします。したがって、最初に行うべきことは、摂氏をケルビンに変換する必要がある換算温度を計算することです：50ºC= 773 K：
これらの値を使用して、図のグラフで、赤い矢印で示されるT r = 1.2に対応する曲線を特定します。次に、青色でマークされた0.54に最も近いP rの値の横軸を調べます。次に、曲線T r = 1.2 をインターセプトするまで垂直線を描き、最後にその点から垂直軸に投影されます。ここで、Z = 0.89の近似値を読み取ります。
解決された演習
演習1
温度350 K、圧力12気圧のガスサンプルがあり、モル体積は理想的なガスの法則で予測されたものより12％大きくなっています。計算：
a）圧縮係数Z。
b）ガスのモル体積。
c）以前の結果に基づいて、このガスサンプルで支配的な力はどれかを示します。
データ：R = 0.082 L.atm / mol.K
への解決策
実際の V が理想的な Vより12％大きいことを知る：
ソリューションc
サンプルの体積が増加したため、反発力が支配的です。
演習2
27 atCで4.86 Lの容量に10モルのエタンが閉じ込められています。エタンによって加えられる圧力を以下から見つけます：
a）理想的なガスモデル
b）ファンデルワールス方程式
c）以前の結果から圧縮係数を見つけます。
エタンのデータ
ファンデルワールス係数：
a = 5,489 dm 6。atm。mol -2およびb = 0.06380 dm 3。mol -1。
臨界圧力：49気圧。臨界温度：305 K
への解決策
温度はケルビンに渡されます：27ºC = 27 +273 K = 300K。1リットル= 1 L = 1 dm 3であることも覚えておいてください。
次に、提供されたデータを理想気体方程式に代入します。
ソリューションb
ファンデルワールスの状態方程式は次のとおりです。
ここで、aとbはステートメントによって与えられた係数です。Pをクリアする場合：
ソリューションc
減圧と温度を計算します。
これらの値を使用すると、Zの値は図2のグラフに示され、Zは約0.7であることがわかります。
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