O que é uma equação de estado?

Na termodinâmica, uma equação de estado (EOS) é a expressão matemática que descreve a interconexão entre variáveis ​​de estado - geralmente propriedades macroscopicamente observáveis ​​e mensuráveis ​​- para um estado específico. Esse estado pode ser sólido, líquido, gás ou plasma. Observáveis ​​ou propriedades usadas em uma equação de estado podem variar pelo teórico, mas geralmente eles descrevem completamente o estado. Por exemplo, a equação de estado para moles “n” de um gás ideal pode ser completamente descrita usando a equação pv = nrt, onde p = pressão, v = volume, r = a constante de gás ideal e t = temperatura. Observe que um EOS visa descrever não mais de um estado, se esse estado é sólido, líquido ou gasoso. Entre estes termos estão o volume atômico, que subtrai FROM volume total e força intermolecular, que afeta a distância entre as partículas. Mesmo esses ajustes podem não ser suficientes. Para conciliar uma equação de estado com os dados medidos que se destina a explicar, termos matemáticos viriais e métodos computacionais iterativos podem ser necessários. Termos termos obscurecem a interpretação intelectual, mas melhoram a aplicação prática.

Uma equação aceitável de estado pode ser difícil de derivar para sistemas líquidos, porque eles experimentam um grau muito maior de interação molecular resultante de moléculas sendo muito mais próximas do que para gases. Os líquidos são categorizados com base na magnitude de interações como não associantes ou como associações. A maioria das forças de dispersão de Londres é bastante fraca e, se forem as únicas forças intermoleculares presentes, o líquido-talvez um petróleo ou outro hidrocarboneto-é não associado. Se, hNo entanto, a união de moléculas é mais forte, como é para moléculas ligadas a hidrogênio, o líquido está associando. Quanto mais fortes as forças, mais complexa a modelagem matemática e a equação correspondente de estado.

Para o desenvolvimento de uma equação aceitável de estado, os líquidos associados podem ser considerados mais de perto os sólidos do que os líquidos não associados. Alguns cientistas usam um modelo que incorpora uma rede bidimensional, sugerindo que a associação de líquidos possui pelo menos algumas características sólidas. Uma treliça bidimensional e não tridimensional indica que o componente de comportamento sólido é limitado. Como algumas das partículas não são consideradas parte da treliça, o nome atribuído a esse modelo para fluidos-seja gás ou líquido-é a teoria de "gás de treliça". A matemática das equações líquidas de estado de gás de treliça pode se tornar contra-intuitiva e complexa, como é bem ilustrado por sistemas de polímero em solvente.