13. 비중심 인자

열역학

PART 13. 비중심인자 Acentric Factor (=편심인자, 이심인자)

대응 상태의 원리를 잘 따르는 인자 = 아르곤, 크립톤, 크세논, 메탄

= 분자 모양이 구형 = 인력의 중심이 분자의 중심 = 단순유체(simple fluid)

= 단순 유체의 온도, 압력, 부피의 상관관계는

대응 상태의 원리에 사용되는 두 변수 임계온도, 임계압력을 알면 정확히 예측 가능하다.

But, 단순 유체 외의 물질을 대응 상태의 원리에 잘 따르지 않는다.

∴ 새로운 변수 추가 = 비중심 인자

이것은 피쳐가 고안하였다.

비중심성은 유체의 증기압과 관계 있을 것이라는 생각에서 출발

온도의 변화에 따른 유체의 증기압 측정  환산증기압 

을 횡축종축으로 두면 선형적이다.

또한, 일정 에서  은 유체 종류에 따라 다르게 나타난다.

여기서 발견된 것이  일때, 단순 유체의 증기압  (  )

반면, 단순 유체가 아닌 다른 유체의 증기압은 이 값과 다르다.

이 사실에 근거하여 비중심인자 w는 다음과 같이 정의한다.

여기서,  는 환산온도가  일때, 주어진 유체의 환산증기압이다.

따라서, 단순 유체일 경우 w = 0 이 되고,

단순유체에서 벗어나면 그 절대값은 0에서 멀어진다.

그렇다면 왜 유체의 증기압을 쓸까?

증기압은 주어진 온도에서 액체가 기체 상태로 변할 때,

그 기체상이 발휘하는 압력을 말한다.

액체에서는 분자가 가까워서 분자 간 인력이 크다.

액체가 증발 한다는 것은

근접한 분자들이 서로 멀리 떨어진 상태가 되어

분자 간 인력이 크게 감소하는 것이다.

증기압의 크기는 유체의 분자가 액→기로 이탈하려는 정도의 척도이다.

증기압이 크다는 것은

액체 상태에서 근접해 있던 분자가 서로 떨어지려는 정도가 크다는 것을 의미한다.

그러므로, 증기압의 크기는 분자 상호 간의 인력을 직접적으로 반영해야한다.

이 같은 사실이 단순 유체와 일반 유체의 차이점을 증기압으로 표현

분자량이 크고 모양이 복잡 할 수록 w 값이 커진다.