Il coefficiente di fugacità \phi misura quanto un gas reale si discosta dal comportamento ideale nella relazione tra pressione e fugacità:
Per un gas ideale:
Se \phi\ne1, la pressione meccanica P non rappresenta più direttamente la tendenza termodinamica del gas a partecipare a equilibri chimici o di fase.
Collegamento con il fattore di comprimibilità
Per un gas puro a temperatura costante, il coefficiente di fugacità è collegato al fattore di comprimibilità Z:
dove:
Questa relazione mostra che \phi riassume l’effetto cumulativo delle deviazioni dall’idealità lungo l’intervallo di pressione.
Se Z è ricavato da una equazione viriale o da un’equazione di stato reale, la formula precedente traduce la deviazione volumetrica in correzione del potenziale chimico.
Interpretazione
| Caso | Lettura |
|---|---|
| \displaystyle \phi\simeq1 | comportamento quasi ideale |
| \displaystyle \phi<1 | attrazioni prevalenti, fugacità minore della pressione |
| \displaystyle \phi>1 | repulsioni o volume escluso dominanti |
Il segno della deviazione dipende da temperatura, pressione e natura del gas. Vicino al punto critico le deviazioni possono essere grandi.
Miscele
Per il componente i in una miscela gassosa si usa spesso:
dove y_i è la frazione molare in fase gas. Il coefficiente \phi_i può dipendere dalla composizione, quindi non è in generale uguale a quello del componente puro.
Errori comuni
- Trattare \phi come costante indipendente da pressione e temperatura.
- Confondere coefficiente di fugacità \phi e coefficiente di attività \gamma.
- Usare \phi=1 in calcoli ad alta pressione solo per semplificare.
- Dimenticare che nelle miscele il coefficiente è riferito al componente nella miscela, non necessariamente al gas puro.
Vedi anche: Fugacità, Fattore di comprimibilità, Equazione viriale, Gas reali, Equazione di van der Waals, Attività chimica.