Gaz rzeczywisty

Gaz rzeczywisty – pojęcie termodynamiczne oznaczające gaz, który nie zachowuje się ściśle zgodnie z prawami ustalonymi dla gazu doskonałego. W praktyce są to wszystkie gazy istniejące w realnym świecie, aczkolwiek przybliżenie gazu doskonałego może w wielu warunkach być do nich z powodzeniem zastosowane. Przybliżenie to zawodzi jednak w skrajnych warunkach, oraz gdy istnieje potrzeba dokonania bardzo dokładnych obliczeń w warunkach zbliżonych do normalnych.

W pewnych warunkach gaz rzeczywisty można opisać za pomocą równania van der Waalsa uwzględniającego objętości własne cząsteczek gazu oraz niektóre oddziaływania międzycząsteczkowe, które teoria gazu doskonałego ignoruje. W skrajnych warunkach jednak zawodzi nawet równanie van der Waalsa.

Współczynnik ściśliwości

Miarą odchylenia zachowania gazu rzeczywistego od gazu idealnego jest współczynnik ściśliwości (współczynnik kompresji) $Z{:}$

$Z={\frac {pV_{m}}{RT}},$

gdzie:

• $p$ – ciśnienie gazu,
• $V_{m}=V/n$ – objętość molowa gazu ($V$ – objętości, $n$ – ilości gazu [mol]),
• $R$ – uniwersalna stała gazowa,
• $T$ – temperatura bezwzględna.

Dla gazu doskonałego w każdych warunkach $Z=1$ co wynika z równania stanu gazu doskonałego (równanie Clapeyrona). Dla gazów rzeczywistych Z może znacznie odbiegać od jedności, w pewnych warunkach i zawsze dla silnie rozrzedzonego gazu ($p\to 0$ oraz $\rho \to 0$) również dla gazów rzeczywistych $Z\to 0.$ Wartość $Z=1$ nie oznacza jednak, że gaz będzie miał takie same właściwości jak gaz doskonały, gdyż wiele z nich zależy od pochodnych wielkości fizycznych. Współczynniki ściśliwości opisywane są ilościowo za pomocą wirialnych równań stanu gazu.

Powyżej zdefiniowany współczynnik ściśliwości Z jest wielkością bezwymiarową, niezależną od układu jednostek, która ma określić odchylenie danego układu gazowego od stanu gazu doskonałego – w odróżnieniu od ogólniej sformułowanego współczynnika ściśliwości.