什么是狀態方程(Equation of State)？

在熱力學中，狀態方程（EOS）是描述特定狀態下狀態變量之間相互聯系的數學表達式，通常在宏觀上可觀察到和可測量的性質。該狀態可以是固體、液體，氣體或等離子體。狀態方程中使用的觀測值或屬性可能會因理論家的不同而有所不...

在熱力學中，狀態方程（EOS）是描述特定狀態下狀態變量之間相互聯系的數學表達式，通常在宏觀上可觀察到和可測量的性質。該狀態可以是固體、液體，氣體或等離子體。狀態方程中使用的觀測值或屬性可能會因理論家的不同而有所不同，但通常情況下，它們完全描述了狀態。例如，理想氣體"n"摩爾的狀態方程可以用方程PV=nRT完全描述，其中P=壓力，V=體積，R=理想氣體常數，T=溫度注意，狀態方程用于描述不超過一種狀態，無論該狀態是固體、液體還是氣體。科學家帶燒杯，這樣狀態方程可以更接近真實行為，上面列出的三個參數都是通過附加的經驗-實驗-甚至計算術語來修改的，其中包括原子體積（從總體積中減去）和分子間作用力，這會影響粒子之間的距離。即使這些調整也可能不夠。為了使方程與預期解釋的測量數據相一致，可能需要維里數學術語和迭代計算方法。這些術語模糊了智力解釋，但它們確實改善了實際應用。對于液體系統，很難推導出可接受的狀態方程，因為它們經歷了更大程度的分子相互作用，這是由于分子之間的距離比氣體大得多。液體根據這種相互作用的大小分為非締合或締合。大多數倫敦分散力都很弱，如果它們是唯一的分子間力的話目前，這種液體——也許是石油或其他碳氫化合物——是不締合的然而，如果分子的結合力更強，就像氫鍵分子那樣，那么液體是締合的。力越大，數學模型和相應的狀態方程就越復雜。為了發展一個可接受的方程，締合液體可以被認為比固體更像固體非締合液體。一些科學家使用一個包含二維晶格的模型，這表明締合液體至少具有一些固體特征。二維而非三維的晶格表明固體行為成分是有限的。因為有些顆粒不被認為是部分在晶格中，這種流體模型的名稱是"晶格氣體"理論。晶格氣液狀態方程的數學可以變得違反直覺和復雜，溶劑體系中的聚合物就很好地說明了這一點。

發表于 2020-09-18 09:19
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分類：科學教育

什么是狀態方程(Equation of State)？

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