偏心因子

提示：此條目的主題不是偏心率。

偏心因子（英語：acentric factor），符號：ω，是熱力學中描述流體特性的一個參數，由美國物理化學家肯尼斯·皮策（英語：Kenneth Pitzer）於1955年提出^[1]。其和分子質量、臨界溫度、臨界壓力和臨界體積（或臨界壓縮率）等參數一樣，成為確定物質是否是為純相的標準參數^[2]。偏心因子也被認為是分子非球形度的量度^[2]，對於球形非極性分子，偏心因子為0；隨著分子結構的複雜程度和極性的增加，偏心因子也相應變大，因此偏心因子數值的大小反映了分子形狀和極性大小，其一般小於1，常介於0-0.4之間^[3]。

皮策通過研究各種純物質的蒸氣壓曲線發明了這一因子，皮策定義的偏心因子關係式如下^[4]：

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

其中${\displaystyle p_{\text{r}}^{\text{sat}}=p^{\text{sat}}/p_{c}}$ 為對比飽和蒸汽壓，${\displaystyle T_{\text{r}}=T/T_{c}}$ 為對比溫度。

按照定義可知，偏心因子值並不能直接測量出，而是由臨界溫度${\displaystyle T_{c}}$、臨界壓力值${\displaystyle p_{c}}$和對比溫度${\displaystyle T_{r}}$=0.7下的蒸氣壓值及其溫度關聯式三個參數計算得到^[3]。從熱力學角度來看，純物質的蒸氣壓曲線可以用克勞修斯-克拉珀龍方程的進行描述，並通過該方程的積分形式對對數蒸氣壓${\displaystyle lnp}$與絕對溫度倒數${\displaystyle {\frac {1}{T}}}$進行線性擬合即可得到第三個計算所需的參數^[1]。

對於一系列流體，隨著偏心因子升高，蒸氣壓曲線下拉，沸點升高。對於單原子流體，${\displaystyle T_{\text{r}}=0.7}$時${\displaystyle p_{\text{r}}^{\text{sat}}\approx 0.1}$，偏心因子ω近乎為0（如Ar，Kr，Xe等惰性氣體）。在一般情況下，${\displaystyle T_{\text{r}}=0.7}$高於大氣壓下流體的沸點。任何流體的ω值都可以通過精確的實驗蒸汽壓數據確定。除了惰性氣體，對於接近球形的分子，ω也非常接近於零。 ω ≤ −1的值對應於臨界壓力以上的蒸氣壓，是非物理的^[2]。

偏心因子可以通過一些狀態方程分析預測。例如，從上述定義可以很容易地看出，范德華流體的偏心因子約為−0.302024，如果將其應用於真實系統，則表明該分子很小，呈超球形^[5]。

常見氣體分子的偏心因子

分子	偏心因子[6]
丙酮	−0.304[7]
乙炔	−0.187
氨氣	−0.253
氬氣	−0.000
二氧化碳	−0.228
癸烷	−0.484
乙醇	−0.644[7]
氦氣	−0.390
氫氣	−0.220
氪氣	−0.000
甲醇	−0.556[7]
氖氣	−0.000
氮氣	−0.040
一氧化二氮	−0.142
氧氣	−0.022
氙氣	−0.000
苯	0.2120[8]

參見

• 范德華分子