El factor de compresibilidad Z
El factor de compresibilidad, denotado comúnmente como "Z", es una cantidad adimensional que se utiliza en
termodinámica para describir el comportamiento de los gases reales. Es una medida de cuánto se desvía el
comportamiento de un gas real respecto al comportamiento de un gas ideal, que sigue las leyes ideales de los gases.
En otras palabras, el factor de compresibilidad Z se utiliza para corregir los cálculos que se hacen asumiendo que un gas
se comporta de manera ideal, es decir, sigue la ley de los gases ideales, PV = nRT, donde P es la presión, V es el volumen,
n es la cantidad de sustancia, R es la constante de los gases y T es la temperatura absoluta. En un gas ideal, el factor de
compresibilidad es igual a 1 (Z = 1).
Sin embargo, en la realidad, la mayoría de los gases reales no se comportan de manera ideal, especialmente a altas
presiones y bajas temperaturas. El factor de compresibilidad Z se utiliza para ajustar la ecuación de estado de un gas real
y tener en cuenta las desviaciones de la idealidad. La ecuación de estado corregida se expresa generalmente como:
PV = ZnRT
Donde:
Z es el factor de compresibilidad.
P es la presión.
V es el volumen.
n es la cantidad de sustancia.
R es la constante de los gases.
T es la temperatura absoluta.
El valor de Z puede ser mayor o menor que 1, dependiendo de la presión, la temperatura y el tipo de gas. El estudio del
factor de compresibilidad Z es esencial en la termodinámica y la física de gases reales, ya que permite hacer predicciones
más precisas sobre el comportamiento de los gases en condiciones no ideales. Se obtiene experimentalmente a partir de
datos de presión, volumen y temperatura, y su valor puede variar significativamente entre diferentes gases y
condiciones.
Desviación de gases reales respecto a gases ideales : Los gases ideales siguen la ley de los gases
ideales (PV = nRT) de manera perfecta, sin importar las condiciones. Sin embargo, en la práctica, los gases reales se
desvían del comportamiento ideal, especialmente a altas presiones y bajas temperaturas. Esta desviación se debe a las
interacciones entre las moléculas del gas, como colisiones y atracciones intermoleculares, que no se tienen en cuenta en
la ley de los gases ideales.
Factor de compresibilidad como corrección : El factor de compresibilidad Z se introduce para corregir
esta desviación del comportamiento ideal. Básicamente, es una medida de cuánto se desvía un gas real de un gas ideal a
una cierta presión y temperatura. Cuando Z es igual a 1 (Z = 1), el gas se comporta de manera ideal bajo esas condiciones
específicas.
Variación de Z: El valor de Z puede variar significativamente con la presión y la temperatura. En condiciones de alta
presión y baja temperatura, los gases tienden a tener valores de Z por encima de 1 (Z > 1), lo que indica que están
experimentando fuerzas de atracción intermolecular más fuertes que las esperadas en un gas ideal. Por otro lado, en
condiciones de baja presión y alta temperatura, los valores de Z pueden ser menores que 1 (Z < 1), lo que indica una
menor atracción y, en algunos casos, repulsión entre las moléculas del gas.
