Wat is een staatsvergelijking?

In thermodynamica is een staatsvergelijking (EOS) de wiskundige uitdrukking die de interconnectie tussen toestandsvariabelen beschrijft - in het algemeen macroscopisch waarneembare en meetbare eigenschappen - voor een bepaalde toestand. Die toestand kan vast, vloeibaar, gas of plasma zijn. Observables of eigenschappen die worden gebruikt in een staatsvergelijking kunnen worden gevarieerd door de theoreticus, maar over het algemeen beschrijven ze de staat volledig. De toestandsvergelijking voor "N" mol van een ideaal gas kan bijvoorbeeld volledig worden beschreven met behulp van de vergelijking PV = NRT, waarbij p = druk, v = volume, r = de ideale gasconstante en t = temperatuur. Merk op dat een EOS bedoeld is om niet meer dan één toestand te beschrijven, of die toestand vast is, of die toestand vast is, vloeibaar of gas.

zodat een staatsvergelijking het reële gedrag beter kan benaderen, worden parameters zoals de drie hierboven vermeld aangepast door extra empirische - experimentele - en zelfs computationele termen. Onder deze termen zijn atomair volume, dat FR aftrektOM Totaal volume en intermoleculaire kracht, die de afstand tussen deeltjes beïnvloedt. Zelfs deze aanpassingen kunnen niet voldoende zijn. Om een ​​staatsvergelijking te verzoenen met de gemeten gegevens die deze is bedoeld om uit te leggen, kunnen viriale wiskundige termen en iteratieve computermethoden vereist zijn. Dergelijke termen obscure intellectuele interpretatie, maar ze verbeteren de praktische toepassing.

Een acceptabele toestandsvergelijking kan moeilijk te ontlenen zijn voor vloeibare systemen, omdat ze een veel grotere mate van moleculaire interactie ervaren die voortvloeien uit moleculen die veel dichter bij elkaar zijn dan voor gassen. Vloeistoffen worden gecategoriseerd op basis van de grootte van interacties die niet-associërend of als associatie. De meeste disperstroepen in Londen zijn vrij zwak en als zij de enige aanwezige intermoleculaire krachten zijn, is de vloeistof-misschien een olie of andere koolwaterstof-niet associërend. Als, hOwever, het verbinden van moleculen is sterker, zoals voor waterstofgebonden moleculen, de vloeistof wordt geassocieerd. Hoe sterker de krachten, hoe complexer de wiskundige modellering en overeenkomstige staatsvergelijking.

Voor de ontwikkeling van een acceptabele staatsvergelijking kan het associëren van vloeistoffen worden beschouwd als meer op vaste stoffen dan niet-associërende vloeistoffen. Sommige wetenschappers gebruiken een model met een tweedimensionaal rooster, wat suggereert dat het associëren van vloeistoffen op zijn minst enkele solide kenmerken heeft. Een rooster dat tweedimensionaal is in plaats van driedimensionaal, geeft aan dat de component vast gedrag beperkt is. Aangezien sommige van de deeltjes niet als deel van het rooster worden beschouwd, is de naam die aan dit model is toegewezen voor vloeistoffen-of het nu gas of vloeistof-de theorie van de roostergas is. De wiskunde van vloeistofvergelijkingen van roostergas kan contra-intuïtief en complex worden, zoals goed wordt geïllustreerd door polymeer-in-solvent-systemen.