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) ${\displaystyle Z{:}}$

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

gdzie:

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

Dla gazu doskonałego w każdych warunkach ${\displaystyle Z=1}$ 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 (${\displaystyle p\to 0}$ oraz ${\displaystyle \rho \to 0}$) również dla gazów rzeczywistych ${\displaystyle Z\to 0.}$ Wartość ${\displaystyle Z=1}$ 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.