Hva er en ligning av staten?

December 15  by Eliza

I termodynamikk, er en tilstandslikning (EOS) den matematiske uttrykk som beskriver sammenhengen mellom tilstandsvariable - generelt makroskopisk observerbare og målbare egenskaper - for en bestemt tilstand. At staten kan være fast, flytende, gass eller plasma. Observables eller egenskaper som brukes i en tilstandslikning kan varieres ved teoretiker, men generelt de helt beskrive tilstanden. For eksempel kan den tilstandsligningen for "n" mol av en ideell gass bli fullstendig beskrevet ved hjelp av ligningen PV = nRT, hvor P = trykk V = volum, R = den ideelle gasskonstanten og T = temperatur. Merk at en EOS er ment å beskrive ikke mer enn én stat, enten at staten er fast, flytende eller gass.

Slik at en tilstandslikning kan nærmere tilnærmet reell atferd, parametere som de tre som er nevnt ovenfor er modifisert av flere empiriske - eksperimentelle - og enda beregnings vilkår. Blant disse vilkårene er atom volum, som trekker fra total volum, og inter kraft, noe som påvirker avstanden mellom partikler. Selv disse justeringene kan ikke være nok. Å forene en tilstandslikning med de målte data det er ment å forklare, kan virial matematiske termer og iterative beregningsmetoder bli nødvendig. Slike vilkår obskure intellektuell tolkning, men de blir bedre praktisk anvendelse.

En akseptabel tilstandslikning kan være vanskelig å utlede for flytende systemer, fordi de opplever en mye større grad av molekylær interaksjon som følge av molekyler som er meget tettere sammen enn for gasser. Væsker er kategorisert basert på størrelsen av slike interaksjoner som enten ikke-assosiere eller som assosiere. De fleste London sprednings krefter er ganske svak, og hvis de er de eneste inter krefter til stede, den flytende - kanskje en olje eller andre hydrokarbon - er ikke-assosiere. Hvis imidlertid sammenføyningen av molekyler er sterkere, fordi det er for hydrogenbundne molekyler, blir væsken assosiere. Jo sterkere krefter, jo mer kompleks matematisk modellering og tilsvarende tilstandslikning.

For utviklingen av en akseptabel tilstandslikning, kan assosiere væsker betraktes å likne faste stoffer enn ikke-assosiere væsker nærmere. Noen forskere bruke en modell som omfatter et to-dimensjonalt gitter, noe som tyder på knytte væsker har i det minste noen faste egenskaper. Et gitter som er todimensjonal snarere enn tredimensjonal indikerer den faste oppførsel komponenten er begrenset. Siden noen av partiklene ikke anses å være en del av gitteret, navnet som er tildelt denne modellen for væsker - enten gass eller væske - er "gitter-gass" teori. Matematikk av gitter-gass flytende tilstandsligninger kan bli bakvendt og kompleks, noe som illustreres godt av polymer-i-løsemiddel systemer.