Was ist eine Zustandsgleichung?

In der Thermodynamik ist eine Zustandsgleichung (EOS) der mathematische Ausdruck, der die Verbindung zwischen Zustandsvariablen - im Allgemeinen makroskopisch beobachtbare und messbare Eigenschaften - für einen bestimmten Zustand beschreibt. Dieser Zustand kann fest, flüssig, gas oder plasma sein. Observablen oder Eigenschaften, die in einer Zustandsgleichung verwendet werden, können vom Theoretiker variiert werden, beschreiben jedoch im Allgemeinen den Zustand vollständig. Beispielsweise kann die Zustandsgleichung für „n“ -Mol eines idealen Gases unter Verwendung der Gleichung PV = NRT vollständig beschrieben werden, wobei P = Druck, v = Volumen, r = die ideale Gaskonstante und T = Temperatur. Beachten Sie, dass ein EOS nicht mehr als einen Zustand beschreiben soll, unabhängig davon, ob dieser Zustand fest, flüssig oder gas ist. Zu diesen Begriffen gehören ein Atomvolumen, das FR abziehtOM Gesamtvolumen und intermolekulare Kraft, die den Abstand zwischen Partikeln beeinflusst. Auch diese Anpassungen sind möglicherweise nicht aus. Um eine Zustandsgleichgleiche mit den gemessenen Daten in Einklang zu bringen, sollen viriale mathematische Begriffe und iterative Rechenmethoden erforderlich sein. Solche Begriffe verdecken intellektuelle Interpretation, verbessern jedoch die praktische Anwendung.

Eine akzeptable Zustandsgleichung kann für flüssige Systeme schwer abzuleiten sein, da sie einen viel größeren Grad an molekularer Wechselwirkung haben, was darauf zurückzuführen ist, dass Moleküle viel näher beieinander sind als für Gase. Flüssigkeiten werden basierend auf der Größe solcher Wechselwirkungen wie Nicht-Assoziierung oder als Assoziation eingestuft. Die meisten Londoner Dispersionskräfte sind ziemlich schwach und wenn sie die einzigen vorhandenen intermolekularen Kräfte sind, ist die Flüssigkeit-möglicherweise ein Öl oder ein anderes Kohlenwasserstoff-nicht assoziierend. Wenn, hDie Verbindung von Molekülen ist zwar stärker, ebenso wie für wasserstoffgebundene Moleküle assoziiert die Flüssigkeit. Je stärker die Kräfte sind, desto komplexer die mathematische Modellierung und die entsprechende Zustandsgleichung.

Für die Entwicklung einer akzeptablen Zustandsgleichung kann man in Verbindung mit Flüssigkeiten festen Feststoffen als nicht assoziierende Flüssigkeiten ähneln. Einige Wissenschaftler verwenden ein Modell, das ein zweidimensionales Gitter enthält, was darauf hindeutet, dass die Assoziierung von Flüssigkeiten zumindest einige solide Eigenschaften besitzt. Ein Gitter, das eher zweidimensional als dreidimensional ist, gibt an, dass die feste Verhaltenskomponente begrenzt ist. Da einige der Partikel nicht als Teil des Gitters angesehen werden, ist der Name dieses Modells für Flüssigkeiten-ob Gas oder Flüssigkeit-die „Gitter-Gas“ -Theorie. Die Mathematik von Gitter-Gas-Flüssigkeitsgleichungen des Zustands kann kontraintuitiv und komplex werden, wie durch Polymer-in-Solvent-Systeme gut dargestellt wird.