Was ist eine Zustandsgleichung?

In der Thermodynamik ist eine Zustandsgleichung (EOS) der mathematische Ausdruck, der die Verbindung zwischen Zustandsvariablen und Mdash beschreibt;im Allgemeinen makroskopisch beobachtbare und messbare Eigenschaften mdash;Für einen bestimmten Staat.Dieser Zustand kann fest, flüssig, gas oder plasma sein.Observablen oder Eigenschaften, die in einer Zustandsgleichung verwendet werden, können vom Theoretiker variiert werden, beschreiben jedoch im Allgemeinen den Zustand vollständig.Beispielsweise kann die Zustandsgleichung für „n“ -Mol eines idealen Gases unter Verwendung der Gleichung PV ' NRT vollständig beschrieben werden, wobei P ' Druck, v ' Volumen, r ' ideale Gaskonstante und T ' Temperatur.Beachten Sie, dass ein EOS nicht mehr als einen Zustand beschreiben soll, unabhängig davonempirisch mdash;experimentell mdash;und sogar rechnerische Begriffe.Unter diesen Begriffen befinden sich das Atomvolumen, das vom Gesamtvolumen subtrahiert, und die intermolekulare Kraft, die den Abstand zwischen Partikeln beeinflusst.Auch diese Anpassungen sind möglicherweise nicht aus.Um eine Zustandsgleichung mit den gemessenen Daten zu vereinbaren, die erklären sollen, können viriale mathematische Begriffe und iterative Rechenmethoden erforderlich sein.Solche Begriffe verschleiern die intellektuelle Interpretation, verbessern jedoch die praktische Anwendung.

Eine akzeptable Zustandsgleichung kann für flüssige Systeme schwer abzuleiten sein, da sie einen viel größeren Grad an molekularer Wechselwirkung aufweisen, was darauf zurückzuführen ist, dass Moleküle viel näher zusammen sind als für Gase.Flüssigkeiten werden basierend auf der Größe solcher Wechselwirkungen wie nicht assoziierend oder als assoziierend eingeteilt.Die meisten Londoner Dispersionskräfte sind ziemlich schwach und wenn sie die einzigen vorhandenen intermolekularen Kräfte sind, sind die Flüssigkeit mdash;Vielleicht ein Öl oder ein anderes Kohlenwasserstoff mdash;ist nicht assoziierend.Wenn jedoch die Verbindung von Molekülen stärker ist, wie es für Wasserstoffgebäudemoleküle ist, assoziiert die Flüssigkeit.Je stärker die Kräfte sind, desto komplexer ist die mathematische Modellierung und die entsprechende Zustandsgleichung.

Für die Entwicklung einer akzeptablen Zustandsgleichung kann die Zusammenfassung von Flüssigkeiten als nicht assoziierende Flüssigkeiten ähnlicher angesehen werden.Einige Wissenschaftler verwenden ein Modell, das ein zweidimensionales Gitter enthält, was darauf hindeutet, dass die Zusammenhänge von Flüssigkeiten zumindest einige solide Eigenschaften besitzen.Ein Gitter, das eher zweidimensional als dreidimensional ist, zeigt die feste Verhaltenskomponente an.Da einige der Partikel nicht als Teil des Gitters angesehen werden, wird der Name dieses Modells für Flüssigkeiten Mdash zugewiesen.ob Gas oder Flüssigkeit mdash;ist "Gittergas" -Theorie.Die Mathematik von Gitter-Gas-Flüssigkeitsgleichungen des Zustands kann kontraintuitiv und komplex werden, wie durch Polymer-in-Solvent-Systeme gut dargestellt wird.