O que é o Fator de Compressibilidade?

Passo 1

O enunciado pede definir o Fator de Compressibilidade de um gás real e explicar sua utilidade. Esse conceito faz parte da Termodinâmica de Gases Reais e envolve comparar o comportamento observado de um gás com o comportamento ideal previsto pela lei dos gases ideais.

Passo 2

Ressaltamos que a lei dos gases ideais é
pVm = RT
onde p é a pressão, Vm o volume molar, R a constante universal dos gases e T a temperatura. Na prática, gases reais desviam dessa equação em altas pressões ou baixas temperaturas devido a interações intermoleculares e ao volume finito das moléculas.

Passo 3

Definimos então o Fator de Compressibilidade pela expressão
Z = pVmRT
Esse fator é a razão entre o produto pVm observado para o gás real e o valor RT que ele teria se fosse ideal. Assim, Z=1 indica comportamento ideal, Z>1 sugere predominância de forças repulsivas e Z<1 indica predominância de forças atrativas entre as moléculas.

Passo 4

Para avaliar desvios reais, utiliza-se o diagrama de compressibilidade, que plota Z em função da pressão ou da densidade reduzida. Modelos teóricos como a expansão de Virial ou a equação de van der Waals fornecem correções para estimar Z em diferentes condições de p e T.

Resposta

O Fator de Compressibilidade é a razão
Z = pVmRT
que quantifica o desvio de um gás real em relação ao comportamento ideal. Z igual a 1 indica gás ideal, enquanto valores diferentes de 1 mostram o efeito das interações intermoleculares.

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