Vad är en statslikning?
I termodynamik är en tillståndsekvation (EOS) det matematiska uttrycket som beskriver sammankopplingen mellan tillståndsvariabler - i allmänhet makroskopiskt observerbara och mätbara egenskaper - för ett visst tillstånd. Detta tillstånd kan vara fast, flytande, gas eller plasma. Observera eller egenskaper som används i en ekvation av tillstånd kan varieras av teoretiker, men i allmänhet beskriver de tillståndet fullständigt. Till exempel kan tillståndsekvationen för "n" mol av en ideal gas beskrivas fullständigt med ekvationen PV = nRT, där P = tryck, V = volym, R = den ideala gaskonstanten och T = temperatur. Observera att en EOS är avsett att beskriva mer än ett tillstånd, vare sig det tillståndet är fast, flytande eller gas.
Så att en tillståndsekvation närmare kan tillnärma verkligt beteende modifieras parametrar som de tre som anges ovan av ytterligare empiriska - experimentella - och till och med beräkningsbetingelser. Bland dessa termer är atomvolym, som subtraherar från total volym, och intermolekylär kraft, som påverkar avståndet mellan partiklarna. Även dessa justeringar kanske inte räcker. För att förena en tillståndsekvation med de uppmätta data som den är avsedd att förklara, kan virala matematiska termer och iterativa beräkningsmetoder krävas. Sådana termer döljer intellektuell tolkning, men de förbättrar den praktiska tillämpningen.
En acceptabel tillståndsekvation kan vara svår att härleda för flytande system, eftersom de upplever en mycket större grad av molekylär interaktion som är resultatet av att molekyler är mycket närmare varandra än för gaser. Vätskor kategoriseras baserat på storleken på sådana interaktioner som antingen icke-associerande eller som associerande. De flesta spridningskrafter i London är ganska svaga och om de är de enda intermolekylära krafterna som finns, är vätskan - kanske en olja eller annat kolväte - inte associerande. Om sammansättningen av molekyler är starkare, liksom för vätebundna molekyler, associeras vätskan. Ju starkare krafter, desto mer komplex är den matematiska modelleringen och motsvarande tillståndsekvation.
För utveckling av en acceptabel tillståndsekvation kan associerande vätskor anses likna mer fast material än icke-associerande vätskor. Vissa forskare använder en modell som innehåller ett tvådimensionellt gitter, vilket tyder på att associerande vätskor har åtminstone vissa fasta egenskaper. Ett gitter som är tvådimensionellt snarare än tredimensionellt indikerar att den fasta beteendekomponenten är begränsad. Eftersom vissa av partiklarna inte anses vara en del av gitteret, är namnet som tilldelats denna modell för vätskor - oavsett om det är gas eller vätska - teorin om ”gittergas”. Matematiken för gitter-vätskekvationstillstånd kan bli motintuitiv och komplex, vilket illustreras väl av polymer-i-lösningsmedelssystem.