Hvad er en statsligning?
I termodynamik er en ligning af tilstand (EOS) det matematiske udtryk, der beskriver sammenkoblingen mellem tilstandsvariabler - generelt makroskopisk observerbare og målbare egenskaber - for en bestemt tilstand. Denne tilstand kan være fast, flydende, gas eller plasma. Observabler eller egenskaber, der bruges i en ligningsstatus, kan varieres af teoretikeren, men generelt beskriver de tilstanden fuldstændigt. For eksempel kan tilstandsligningen for "n" mol af en ideel gas beskrives fuldstændigt ved hjælp af ligningen PV = nRT, hvor P = tryk, V = volumen, R = den ideelle gaskonstant og T = temperatur. Bemærk, at en EOS er beregnet til at beskrive mere end en tilstand, uanset om denne tilstand er fast, væske eller gas.
Så at en ligning af tilstand nærmere kan tilnærme reel adfærd, ændres parametre som de tre nævnt ovenfor af yderligere empiriske - eksperimentelle - og endda beregningsmæssige termer. Blandt disse udtryk er atomvolumen, der trækker fra det totale volumen og intermolekylær kraft, der påvirker afstanden mellem partikler. Selv disse justeringer er muligvis ikke tilstrækkelige. For at forene en ligningsstatus med de målte data, den er beregnet til at forklare, kan virielle matematiske udtryk og iterative beregningsmetoder være påkrævet. Sådanne udtryk tilslører intellektuel fortolkning, men de forbedrer praktisk anvendelse.
En acceptabel tilstandsligning kan være vanskelig at udlede for flydende systemer, fordi de oplever en meget større grad af molekylær interaktion, der skyldes, at molekyler er meget tættere på hinanden end for gasser. Væsker kategoriseres baseret på størrelsen af sådanne interaktioner som enten ikke-associerende eller som associerende. De fleste London-spredningskræfter er ret svage, og hvis de er de eneste intermolekylære kræfter, der er til stede, er væsken - måske en olie eller andet carbonhydrid - ikke associerende. Hvis forbindelsen af molekyler imidlertid er stærkere, som det er for hydrogenbundne molekyler, er væsken forbundet. Jo stærkere kræfterne er, jo mere kompleks er den matematiske modellering og den tilsvarende tilstand af tilstanden.
Til udvikling af en acceptabel tilstandsligning kan associerende væsker betragtes som mere ligne faste stoffer end ikke-associerende væsker. Nogle forskere bruger en model, der indeholder en todimensionel gitter, hvilket antyder, at tilknyttede væsker har mindst nogle faste egenskaber. Et gitter, der er to-dimensionelt snarere end tredimensionelt, indikerer, at den faste adfærdskomponent er begrænset. Da nogle af partiklerne ikke betragtes som en del af gitteret, er navnet, der er tildelt denne model til væsker - uanset om det er gas eller væske - "gittergas" -teori. Matematikken for gitter-væskeformige ligningssammenligninger kan blive mod-intuitiv og kompleks, som det godt illustreres af polymer-i-opløsningsmiddelsystemer.