理想挙動からの偏差

気体は分子同士が離れているため、分子間の引力や反発がほとんど無視できるほど、低圧・高温で理想的に振る舞います。この条件下では、気体は vV_m = RT の方程式に密接に従い、 ここで V_m は気体のモル体積です。

しかし、実気体は高圧・低温で理想性から逸脱するため、ファンデルワールズ方程式に従います。この際、分子間力や分子が占める体積が重要になります。

この気体の理想挙動からの逸脱を定量化するために、圧縮係数 Zは、同じ条件下での実際の気体のモル体積と理想気体のモル体積の比率として定義されます。

理想気体の場合、 Z はすべての圧力で1に等しい。実際の気体の場合、 Z は非常に低圧で1に近似し、高圧では1を超えますが、中圧ではほとんどの気体では Z が1未満です。

ビリアル状態方程式は、圧力変数の項を加えることで理想気体の法則を精緻化します。

これは Z 系数と温度依存型ビリアル係数を用いて理想気体の挙動からの逸脱を測定します。