偏心因子

提示：此条目页的主题不是偏心率。

偏心因子（英语：acentric factor），符号：ω，是热力学中描述流体特性的一个参数，由美国物理化学家肯尼斯·皮策（英语：Kenneth Pitzer）于1955年提出^[1]。其和分子质量、临界温度、临界压力和临界体积（或临界压缩率）等参数一样，成为确定物质是否是为纯相的标准参数^[2]。偏心因子也被认为是分子非球形度的量度^[2]，对于球形非极性分子，偏心因子为0；随着分子结构的复杂程度和极性的增加，偏心因子也相应变大，因此偏心因子数值的大小反映了分子形状和极性大小，其一般小于1，常介于0-0.4之间^[3]。

皮策通过研究各种纯物质的蒸气压曲线发明了这一因子，皮策定义的偏心因子关系式如下^[4]：

在${\displaystyle T_{\text{r}}=0.7}$下，${\displaystyle \omega =-\log _{10}(p_{\text{r}}^{\text{sat}})-1}$

其中${\displaystyle p_{\text{r}}^{\text{sat}}=p^{\text{sat}}/p_{c}}$ 为对比饱和蒸汽压，${\displaystyle T_{\text{r}}=T/T_{c}}$ 为对比温度。

按照定义可知，偏心因子值并不能直接测量出，而是由临界温度${\displaystyle T_{c}}$、临界压力值${\displaystyle p_{c}}$和对比温度${\displaystyle T_{r}}$=0.7下的蒸气压值及其温度关联式三个参数计算得到^[3]。从热力学角度来看，纯物质的蒸气压曲线可以用克劳修斯-克拉珀龙方程的进行描述，并通过该方程的积分形式对对数蒸气压${\displaystyle lnp}$与绝对温度倒数${\displaystyle {\frac {1}{T}}}$进行线性拟合即可得到第三个计算所需的参数^[1]。

对于一系列流体，随着偏心因子升高，蒸气压曲线下拉，沸点升高。对于单原子流体，${\displaystyle T_{\text{r}}=0.7}$时${\displaystyle p_{\text{r}}^{\text{sat}}\approx 0.1}$，偏心因子ω近乎为0（如Ar，Kr，Xe等惰性气体）。在一般情况下，${\displaystyle T_{\text{r}}=0.7}$高于大气压下流体的沸点。任何流体的ω值都可以通过精确的实验蒸汽压数据确定。除了惰性气体，对于接近球形的分子，ω也非常接近于零。 ω ≤ −1的值对应于临界压力以上的蒸气压，是非物理的^[2]。

偏心因子可以通过一些状态方程分析预测。例如，从上述定义可以很容易地看出，范德华流体的偏心因子约为−0.302024，如果将其应用于真实系统，则表明该分子很小，呈超球形^[5]。

常见气体分子的偏心因子

分子	偏心因子[6]
丙酮	−0.304[7]
乙炔	−0.187
氨气	−0.253
氩气	−0.000
二氧化碳	−0.228
癸烷	−0.484
乙醇	−0.644[7]
氦气	−0.390
氢气	−0.220
氪气	−0.000
甲醇	−0.556[7]
氖气	−0.000
氮气	−0.040
一氧化二氮	−0.142
氧气	−0.022
氙气	−0.000
苯	0.2120[8]

参见=

• 范德华分子

参考文献

1. Adewumi, Michael. Acentric Factor and Corresponding States. Pennsylvania State University. [2013-11-06].
2. Saville, G. ACENTRIC FACTOR. A-to-Z Guide to Thermodynamics, Heat and Mass Transfer, and Fluids Engineering. 2006. doi:10.1615/AtoZ.a.acentric_factor.
3. 衣守志，胥金辉. 偏心因子数据的计算方法研究进展. 天津科技大学学报. 2005, 20 (1): 17-20. doi:10.3969/j.issn.1672-6510.2005.01.005.
4. Acentric Factor Calculator. www.calculatoratoz.com. [2024-05-17] （英语）.
5. Shamsundar, N.; Lienhard, J. H. Saturation and metastable properties of the van der waals fluid. Canadian Journal of Chemical Engineering. December 1983, 61 (6): 876–880 [10 August 2022]. doi:10.1002/cjce.5450610617.
6. Yaws, Carl L. Matheson Gas Data Book. McGraw-Hill. 2001.
7. Reid, R. C.; Prausnitz, J. M.; Poling, B. E. The Properties of Gases and Liquids 4th. McGraw-Hill. 1987. ISBN 0070517991.
8. Dortmund Data Bank