สมการของรัฐคืออะไร?

ในอุณหพลศาสตร์สมการสถานะ (EOS) เป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายการเชื่อมต่อระหว่างตัวแปรสถานะโดยทั่วไปมักจะเป็นคุณสมบัติที่สามารถสังเกตได้และตรวจวัดได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ด้วย macroscopically - สำหรับสถานะที่เฉพาะเจาะจง สถานะนั้นอาจเป็นของแข็งของเหลวแก๊สหรือพลาสมา สิ่งที่สังเกตได้หรือคุณสมบัติที่ใช้ในสมการของรัฐอาจแตกต่างกันโดยนักทฤษฎี แต่โดยทั่วไปแล้วพวกเขาอธิบายถึงรัฐอย่างสมบูรณ์ ยกตัวอย่างเช่นสมการสถานะสำหรับโมลของก๊าซอุดมคตินั้นสามารถอธิบายได้อย่างสมบูรณ์โดยใช้สมการ PV = nRT โดยที่ P = ความดัน V = ปริมาตร, R = ค่าคงที่ของก๊าซอุดมคติและ T = อุณหภูมิ โปรดทราบว่า EOS มีวัตถุประสงค์เพื่ออธิบายไม่เกินหนึ่งสถานะไม่ว่าสถานะนั้นจะเป็นของแข็งของเหลวหรือก๊าซ

เพื่อให้สมการสถานะใกล้เคียงกับพฤติกรรมจริงมากขึ้นพารามิเตอร์เช่นสามรายการข้างต้นจึงได้รับการแก้ไขโดยการทดลองเชิงประจักษ์เพิ่มเติม - และ - แม้กระทั่งคำศัพท์เชิงคำนวณ ในบรรดาคำเหล่านี้คือปริมาณอะตอมซึ่งลบออกจากปริมาณทั้งหมดและแรงระหว่างโมเลกุลซึ่งมีผลต่อระยะห่างระหว่างอนุภาค แม้การปรับเหล่านี้อาจไม่เพียงพอ ในการกระทบยอดสมการสถานะกับข้อมูลที่วัดได้นั้นมีจุดประสงค์เพื่ออธิบายอาจต้องใช้คำศัพท์ทางคณิตศาสตร์ที่เป็นไวรัสและวิธีการคำนวณแบบวนซ้ำ เงื่อนไขดังกล่าวปิดบังการตีความทางปัญญา แต่พวกเขาปรับปรุงการใช้งานจริง

สมการสถานะที่ยอมรับได้นั้นยากที่จะหามาจากระบบของเหลวเพราะพวกมันสัมผัสกับการปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลในระดับที่มากขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากโมเลกุลอยู่ใกล้กันมากยิ่งกว่าแก๊ส ของเหลวถูกจัดหมวดหมู่ตามขนาดของการโต้ตอบเช่นไม่เกี่ยวข้องหรือเป็นการเชื่อมโยง กองกำลังการกระจายตัวของลอนดอนส่วนใหญ่นั้นค่อนข้างอ่อนแอและหากเป็นเพียงแรงระหว่างโมเลกุลเท่านั้นของเหลว - ซึ่งอาจเป็นน้ำมันหรือไฮโดรคาร์บอนอื่น ๆ นั้นไม่เกี่ยวข้องกัน อย่างไรก็ตามหากการรวมตัวกันของโมเลกุลนั้นแข็งแรงกว่าสำหรับโมเลกุลที่มีพันธะกับไฮโดรเจนนั้นของเหลวจะเชื่อมโยงกัน แรงยิ่งแข็งแกร่งยิ่งสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และสมการสถานะที่สอดคล้องกันมากขึ้น

สำหรับการพัฒนาสมการสถานะที่ยอมรับได้การเชื่อมโยงของเหลวอาจถูกพิจารณาว่ามีลักษณะคล้ายกับของแข็งมากกว่าของเหลวที่ไม่สัมพันธ์กัน นักวิทยาศาสตร์บางคนใช้แบบจำลองที่ประกอบไปด้วยโครงตาข่ายสองมิติซึ่งบ่งชี้ว่าการเชื่อมโยงของเหลวมีคุณสมบัติที่เป็นของแข็งอย่างน้อย ขัดแตะที่เป็นสองมิติมากกว่าสามมิติบ่งชี้ว่าองค์ประกอบพฤติกรรมที่เป็นของแข็งมี จำกัด เนื่องจากอนุภาคบางส่วนไม่ถือเป็นส่วนหนึ่งของโครงข่ายชื่อที่กำหนดให้กับโมเดลนี้สำหรับของเหลวไม่ว่าจะเป็นก๊าซหรือของเหลวเป็นทฤษฎี“ แลตทิซ - แก๊ส” คณิตศาสตร์ของสมการสถานะของเหลวของก๊าซแลตทิซนั้นสามารถกลายเป็นเรื่องง่ายและซับซ้อนเช่นเดียวกับระบบโพลีเมอร์ในตัวทำละลาย