什么是状态方程(Equation of State)？

在热力学中，状态方程（EOS）是描述特定状态下状态变量之间相互联系的数学表达式，通常在宏观上可观察到和可测量的性质。该状态可以是固体、液体，气体或等离子体。状态方程中使用的观测值或属性可能会因理论家的不同而有所不...

在热力学中，状态方程（EOS）是描述特定状态下状态变量之间相互联系的数学表达式，通常在宏观上可观察到和可测量的性质。该状态可以是固体、液体，气体或等离子体。状态方程中使用的观测值或属性可能会因理论家的不同而有所不同，但通常情况下，它们完全描述了状态。例如，理想气体"n"摩尔的状态方程可以用方程PV=nRT完全描述，其中P=压力，V=体积，R=理想气体常数，T=温度注意，状态方程用于描述不超过一种状态，无论该状态是固体、液体还是气体。科学家带烧杯，这样状态方程可以更接近真实行为，上面列出的三个参数都是通过附加的经验-实验-甚至计算术语来修改的，其中包括原子体积（从总体积中减去）和分子间作用力，这会影响粒子之间的距离。即使这些调整也可能不够。为了使方程与预期解释的测量数据相一致，可能需要维里数学术语和迭代计算方法。这些术语模糊了智力解释，但它们确实改善了实际应用。对于液体系统，很难推导出可接受的状态方程，因为它们经历了更大程度的分子相互作用，这是由于分子之间的距离比气体大得多。液体根据这种相互作用的大小分为非缔合或缔合。大多数伦敦分散力都很弱，如果它们是唯一的分子间力的话目前，这种液体——也许是石油或其他碳氢化合物——是不缔合的然而，如果分子的结合力更强，就像氢键分子那样，那么液体是缔合的。力越大，数学模型和相应的状态方程就越复杂。为了发展一个可接受的方程，缔合液体可以被认为比固体更像固体非缔合液体。一些科学家使用一个包含二维晶格的模型，这表明缔合液体至少具有一些固体特征。二维而非三维的晶格表明固体行为成分是有限的。因为有些颗粒不被认为是部分在晶格中，这种流体模型的名称是"晶格气体"理论。晶格气液状态方程的数学可以变得违反直觉和复杂，溶剂体系中的聚合物就很好地说明了这一点。

发表于 2020-09-18 09:19
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分类：科学教育

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