Co je rovnice stavu?

V termodynamice je rovnice stavu (EOS) matematickým výrazem, který popisuje vzájemné propojení mezi proměnnými stavem - obecně makroskopicky pozorovatelné a měřitelné vlastnosti - pro konkrétní stav. Tento stav může být pevný, kapalný, plyn nebo plazma. Pozorovatelné nebo vlastnosti použité v rovnici stavu se mohou teoretikem měnit, ale obecně zcela popisují stav. Například rovnice stavu pro „n“ moly ideálního plynu lze zcela popsat pomocí rovnice PV = NRT, kde p = tlak, v = objem, r = ideální plynná konstanta a t = teplota. Všimněte si, že EOS má popisovat ne více než jeden stav, ať už je tento stav pevný, kapalný nebo plyn. Mezi tyto termíny patří atomový objem, který odečítá FROM celkový objem a intermolekulární síla, která ovlivňuje vzdálenost mezi částicemi. Ani tyto úpravy nemusí stačit. Pro sladění rovnice stavu s naměřenými údaji, které má vysvětlit, mohou být vyžadovány virové matematické termíny a iterativní výpočetní metody. Takové pojmy temné intelektuální interpretace, ale zlepšují praktickou aplikaci.

Přijatelná rovnice stavu může být obtížné odvodit pro kapalné systémy, protože zažívají mnohem větší stupeň molekulární interakce v důsledku toho, že molekuly jsou mnohem blíže k sobě než pro plyny. Kapaliny jsou kategorizovány na základě velikosti takových interakcí, jako jsou ne asociační nebo jako sdružování. Většina londýnských disperzních sil je poměrně slabá a pokud jsou jediné přítomné intermolekulární síly, kapalina-možná olej nebo jiný uhlovodík-není asociační. Pokud, hSpojení molekul je silnější, stejně jako pro molekuly vázané na vodík, kapalina se spojuje. Čím silnější síly, tím složitější je matematické modelování a odpovídající rovnice stavu.

Pro vývoj přijatelné rovnice stavu lze přiřadit kapaliny, které se považují za více podobující pevné látky než asociační kapaliny. Někteří vědci používají model zahrnující dvourozměrnou mříž, což naznačuje, že přidružení kapalin má alespoň některé solidní vlastnosti. Mříž, která je spíše dvourozměrná než trojrozměrná, označuje, že složka pevného chování je omezená. Protože některé částice nejsou považovány za součást mřížky, název přiřazený k tomuto modelu pro tekutiny-ať už plyn nebo kapalina-je teorie „mřížko-plyn“. Matematika tekutých rovnic mřížko-plynu může být kontraintuitivní a složitá, jak dobře ilustrují systémy polymer-in-solvent.