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In termodinamica, il fattore acentrico (comunemente indicato con ) è un fattore originariamente proposto da Kenneth Pitzer[1] nel 1955[2] come parametro in un'equazione per il fattore di comprimibilità. Insieme ad altre proprietà, come massa molecolare, pressione critica, temperatura critica e volume critico, il fattore acentrico è divenuto uno standard per la corretta caratterizzazione di qualsiasi sostanza pura.

Pitzer giunse alla sua formulazione in seguito all'analisi delle curve di tensione di vapore di alcune sostanze pure.[2]

Esso viene utilizzato per migliorare la stima nel caso dell'utilizzo dell'equazione degli stati corrispondenti e del teorema degli stati corrispondenti.[3]

Indice

Definizione matematicaModifica

La sua definizione si basa sul fatto che l'equazione degli stati corrispondenti a due parametri utilizzata per un gas nobile, stimi un valore di tensione di vapore ridotta  (ovvero la pressione diviso la pressione critica) pari a 0.1, ad un valore della temperatura ridotta  (temperatura diviso temperatura critica) pari a 0,7.[4] Perciò se in corrispondenza di  , la   di una sostanza vale 0.1, allora tale sostanza si comporta come un gas nobile e quindi obbedisce all’equazione degli stati corrispondenti a due parametri. Se ciò non avviene, è possibile introdurre una grandezza che indichi di quanto tale sostanza si discosta dal comportamento di gas nobile.

Il fattore acentrico può, quindi, essere definito come:[5]

 .

dove:

  •   è la pressione di vapore
  •  è la pressione critica
  •   è la temperatura ridotta  .

UtilizziModifica

Tale fattore viene introdotto quando la precisione dell'equazione degli stati corrispondenti a due parametri (la quale prevede che tutte le sostanze caratterizzate dai medesimi valori di temperatura e pressione ridotta, siano caratterizzati dal medesimo fattore di comprimibilità) scarseggia.[6] Tale concezione, infatti, risulta essere efficace, anche dal punto di vista sperimentale, soprattutto per i cosiddetti "fluidi semplici" (aventi molecole sferiche) come xeno, kripton e argon). Nel caso di fluidi aventi caratteristiche differenti, come i gas quantici (elio, idrogeno e neon) o come sostanze particolarmente polari, le misure sperimentali sono maggiormente rappresentate dall'equazione degli stati corrispondenti a tre parametri, che tiene in considerazione anche il fattore acentrico.[3]

L'equazione del tipo  può quindi essere linearizzata, tramite un'espansione in serie di Taylor troncata al primo ordine, effettuata nell'intorno di   (valore rispecchiante la realtà solo nei casi di molecole poco polari), da cui si ottiene un valore approssimato del fattore di comprimibilità:  . [7] Qui,   rappresenta il valore della derivata di  , calcolata rispetto al fattore acentrico, considerato in  . Appare evidente come questo termine rappresenti una correzione di  ; esso potrà quindi essere, in prima approssimazione, trascurato se non è necessaria un'alta precisione. I valori di  e  sono solitamente tabulati, oppure indicati all'interno di diagrammi, rendendo particolarmente semplice ottenere risultati ragionevoli.[3]

Valori tipiciModifica

Per la maggior parte dei fluidi semplici, a  ,   è vicina a 0,1, quindi  . In molti casi,   è vicino al punto di ebollizione a pressione atmosferica.

EsempiModifica

Fluido Fattore acentrico Fonte
Acetilene 0.189 [8]
Acetone 0.307 [8]
Acqua 0,344 [8]
Ammoniaca 0,257 [8]
Anidride carbonica 0,225 [8]
Argon -0,002 [8]
Azoto 0,037 [8]
Decano 0.490
Elio -0.390 [8]
Etanolo 0.649 [8]
Kripton 0.005 [9]
Idrogeno -0.217 [8]
Metano 0,011 [8]
Metanolo 0.565 [8]
Neon -0.016 [8]
Ossido di diazoto 0.165 [9]
Ossigeno 0,025 [9]
Xeno 0,008 [9]

NoteModifica

  1. ^ (EN) Acentric factor, su www.thermopedia.com. URL consultato il 17 maggio 2019.
  2. ^ a b (EN) Acentric Factor and Corresponding States | PNG 520: Phase Behavior of Natural Gas and Condensate Fluids, su www.e-education.psu.edu.
  3. ^ a b c Renato Rota, Fondamenti di termodinamica dell'ingegneria chimica, 2. ed, Pitagora, 2015, p. 85, ISBN 9788837119089, OCLC 955317457.
  4. ^ Renato Rota, Fondamenti di termodinamica dell'ingegneria chimica, 2. ed, Pitagora, 2015, p. 86, ISBN 9788837119089, OCLC 955317457.
  5. ^ (EN) Thermopedia, "Acentric factor"
  6. ^ Teorema degli stati corrispondenti | Chimicamo.org, su chimicamo.org.
  7. ^ Renato Rota, Fondamenti di termodinamica dell'ingegneria chimica, 2. ed, Pitagora, 2015, p. 87, ISBN 9788837119089, OCLC 955317457.
  8. ^ a b c d e f g h i j k l m (EN) Bruce Poling, John Prausnitz e John O'Connel, The properties of gases and liquids, 5th ed, McGraw-Hill, 2001, ISBN 9780070116825.
  9. ^ a b c d www.kaylaiacovino.com, http://www.kaylaiacovino.com/Petrology_Tools/Critical_Constants_and_Acentric_Factors.htm. URL consultato il 17 maggio 2019.

BibliografiaModifica

  • Renato Rota, Fondamenti di termodinamica dell'ingegneria chimica, 2nd ed, Pitagora, 2015, ISBN 9788837119089.
  • Robert H. Perry e DonGreen, Perry's Chemical Engineers' Handbook, 8th ed, 2007, ISBN 0071422943.
  • Carl L. Yaws, Matheson Gas Data Book, 7th ed, McGraw Hill Professional, 2001.
  • Bruce Poling, John Prausnitz e John O'Connel, Properties of Gases and Liquids, 5th edition, McGraw-Hill Education, 2001, ISBN 9780070116825.
  • B.I. Lee e M.G. Kesler, A Generalized Thermodynamic Correlation Based on Three-Parameter Corresponding States, 1975.
  • Michael Adewumi, Acentric Factor and Corresponding States.
  • G. Saville, A-to-Z Guide to Thermodynamics, Heat and Mass Transfer, and Fluids Engineering, 2006.

Voci correlateModifica

Collegamenti esterniModifica

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