Cos'è un'equazione di stato?

In termodinamica, un'equazione di stato (EOS) è l'espressione matematica che descrive l'interconnessione tra le variabili di stato - generalmente proprietà macroscopicamente osservabili e misurabili - per uno stato particolare. Quello stato può essere solido, liquido, gas o plasma. Osservabili o proprietà utilizzate in un'equazione di stato possono essere variati dal teorico, ma generalmente descrivono completamente lo stato. Ad esempio, l'equazione di stato per le moli “N” di un gas ideale può essere completamente descritta usando l'equazione pv = nrt, dove p = pressione, v = volume, r = costante di gas ideale e t = temperatura. Si noti che un EOS ha lo scopo di descrivere non più di uno stato, se quello stato è solido, liquido o gas.

in modo che un'equazione di stato possa approssimare più da vicino il comportamento reale, i parametri come i tre sopra elencati sono modificati da ulteriori termini computazionali empirici - sperimentali - e persino. Tra questi termini ci sono il volume atomico, che sottrae frOM Volume totale e forza intermolecolare, che influenza la distanza tra le particelle. Anche questi aggiustamenti potrebbero non essere sufficienti. Per conciliare un'equazione di stato con i dati misurati è destinato a spiegare, possono essere richiesti termini matematici viriali e metodi computazionali iterativi. Tali termini oscuri l'interpretazione intellettuale, ma migliorano l'applicazione pratica.

Un'equazione di stato accettabile può essere difficile da derivare per i sistemi liquidi, poiché sperimentano un grado molto maggiore di interazione molecolare derivante da molecole molto più vicine che per i gas. I liquidi sono classificati in base all'entità di tali interazioni come non associative o come associazioni. La maggior parte delle forze di dispersione di Londra sono piuttosto deboli e se sono le uniche forze intermolecolari presenti, il liquido-forse un olio o un altro idrocarburo-non è associata. Se, hTuttavia, l'adesione alle molecole è più forte, così come per le molecole legate all'idrogeno, il liquido si sta associando. Più sono più forti le forze, più complesse è la modellazione matematica e l'equazione di stato corrispondente.

Per lo sviluppo di un'equazione di stato accettabile, associare liquidi può essere considerato assomigliare più a solidi rispetto ai liquidi non associativi. Alcuni scienziati usano un modello che incorpora un reticolo bidimensionale, suggerendo che associare liquidi possiede almeno alcune caratteristiche solide. Un reticolo che è bidimensionale piuttosto che tridimensionale indica che il componente comportamentale solido è limitato. Poiché alcune particelle non sono considerate parte del reticolo, il nome assegnato a questo modello per i fluidi-che sia gas o liquido-è la teoria del "gas reticolare". La matematica delle equazioni liquide di stato del gas reticolare può diventare controintuitiva e complessa, così come è ben illustrato dai sistemi polimerici-solventi.