Termodinamikte, bir durum denklemi (EOS), belirli bir durum için durum değişkenleri - genellikle makroskopik olarak gözlemlenebilir ve ölçülebilir özellikler - arasındaki ilişkiyi tanımlayan matematiksel ifadedir. Bu durum katı, sıvı, gaz veya plazma olabilir. Bir devlet denkleminde kullanılan gözlemlenebilir özellikler veya özellikler teorisyen tarafından değişebilir, ancak genellikle durumu tamamen açıklar. Örneğin, ideal gazın “n” molleri için durum denklemi PV = nRT denklemi kullanılarak tamamen tanımlanabilir, burada P = basınç, V = hacim, R = ideal gaz sabiti ve T = sıcaklık. Bir EOS'nin, bu durumun katı, sıvı veya gaz olup olmadığını, birden fazla durumu tanımlamaya yönelik olmadığını unutmayın.
Bir hal denkleminin gerçek davranışı daha yakından yaklaştırabilmesi için, yukarıda listelenen üç gibi parametreler, ek deneysel - ve hatta hesaplama terimleriyle değiştirilir. Bu terimler arasında toplam hacimden çıkan atom hacmi ve parçacıklar arasındaki mesafeyi etkileyen moleküller arası kuvvet vardır. Bu ayarlamalar bile yeterli olmayabilir. Durum denklemini açıklanması amaçlanan ölçülmüş verilerle bağdaştırmak için virial matematiksel terimler ve yinelemeli hesaplama yöntemleri gerekebilir. Bu terimler entelektüel yorumlamayı gizler, ancak pratik uygulamayı geliştirirler.
Kabul edilebilir bir hal denkleminin sıvı sistemler için türetilmesi zor olabilir, çünkü moleküllerin gazlardan çok birbirine daha yakın olmalarından kaynaklanan daha büyük bir moleküler etkileşime sahiptirler. Sıvılar, birleştirici olmayan veya birleştirici gibi etkileşimlerin büyüklüğüne göre kategorize edilir. Londra'nın dağılma kuvvetlerinin çoğu oldukça zayıftır ve mevcut tek moleküller arası kuvvetlerse, sıvı - belki bir yağ ya da başka bir hidrokarbon - birleşmez. Bununla birlikte, moleküllerin birleştirilmesi, hidrojen-bağlı moleküller için olduğu gibi, daha güçlü ise, sıvı birleşmektedir. Kuvvetler ne kadar güçlüyse, matematiksel modelleme ve ilgili hal denklemi o kadar karmaşıktır.
Kabul edilebilir bir hal denkleminin geliştirilmesi için, birleştirici sıvılar, birleştirici olmayan sıvılardan daha fazla katıya benzeyebilir. Bazı bilim adamları iki boyutlu bir kafes içeren bir model kullanır, bu da birleşme sıvılarının en azından bazı katı özelliklere sahip olduğunu gösterir. Üç boyutlu değil iki boyutlu olan bir kafes, katı davranış bileşeninin sınırlı olduğunu gösterir. Partiküllerin bazıları kafesin bir parçası olarak kabul edilmediğinden, bu modele sıvılar için verilen isim - gaz veya sıvı olsun - “kafes-gaz” teorisidir. Kafes gazı sıvı hal denklemlerinin matematiği, çözücü-polimer sistemlerinde de gösterildiği gibi karşı-sezgisel ve karmaşık hale gelebilir.
