Vad är en statlig ekvation?

I termodynamik är en statlig ekvation (EOS) det matematiska uttrycket som beskriver sammankopplingen mellan tillståndsvariabler och mdash;Generellt sett makroskopiskt observerbara och mätbara egenskaper mdash;för ett visst tillstånd.Det tillståndet kan vara solid, flytande, gas eller plasma.Observerbara eller egenskaper som används i en statlig ekvation kan varieras av teoretiker, men i allmänhet beskriver de helt staten.Exempelvis kan tillståndsekvationen för "N" -mullvad med en idealisk gas helt beskrivas med ekvationen pv ' nrt, där p ' tryck, v ' volym, r ' den ideala gaskonstanten och t ' temperaturen.Observera att en EOS är avsedd att beskriva inte mer än ett tillstånd, oavsett om det tillståndet är fast, vätska eller gas.

Så att en statlig ekvation kan närmare närma sig verkligt beteende, parametrar som de tre som anges ovan modifieras av ytterligareempirisk mdash;Experimental mdash;och till och med beräkningstermer.Bland dessa termer är atomvolym, som subtraherar från total volym, och intermolekylär kraft, vilket påverkar avståndet mellan partiklar.Även dessa justeringar kanske inte räcker.För att förena en tillståndsekvation med de uppmätta data som den är avsedd att förklara, viriala matematiska termer och iterativa beräkningsmetoder kan krävas.Sådana termer döljer intellektuell tolkning, men de förbättrar den praktiska tillämpningen.

En acceptabel tillståndsekvation kan vara svår att härleda för flytande system, eftersom de upplever en mycket större grad av molekylär interaktion till följd av att molekyler är mycket närmare varandra än för gaser.Vätskor kategoriseras baserat på storleken på sådana interaktioner som antingen icke-associerande eller som associerade.De flesta Dispersion Forces i London är ganska svaga och om de är de enda intermolekylära krafterna närvarande, vätskan mdash;kanske en olja eller annat kolväte mdash;är icke-associerande.Om emellertid föreningen av molekyler är starkare, som det är för vätebundna molekyler, associeras vätskan.Ju starkare krafterna är, desto mer komplex den matematiska modelleringen och motsvarande tillståndsekvationen.

För utvecklingen av en acceptabel tillståndsekvation kan associera vätskor anses mer likna fasta ämnen än icke-associerande vätskor.Vissa forskare använder en modell som innehåller ett tvådimensionellt gitter, vilket föreslår associering av vätskor har åtminstone några fasta egenskaper.Ett gitter som är tvådimensionellt snarare än tredimensionellt indikerar att den fasta beteendekomponenten är begränsad.Eftersom vissa av partiklarna inte anses vara en del av gitteret, namnet tilldelat denna modell för vätskor och mdash;vare sig gas eller vätska mdash;är "gittergas" -teori.Matematiken för gitter-gasvätskevätskekvationer kan bli motintuitiva och komplexa, vilket är väl illustrerat av polymer-i-lösningsmedelssystem.