狀態方程

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狀態方程是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的科技類名詞術語。

中國，從來就是一個文化底蘊極度豐富的國家，中國的文字，更是凝聚着中國的文化精魂。中國最早出現的和文字相關的文化記憶就是倉頡造字，小小的文字中蘊藏了無限的文化，然後就出現了最初的甲骨文。

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名詞解釋

狀態方程，亦稱「物態方程」。均勻物質系統處於熱力學平衡態時，其質量m、體積V、壓力p和溫度T間的關係式，即V=mf(T，p)。若只用強度性質來表達，則上式變為Vm=F(T，p)，式中Vm­是摩爾體積或比容。例如，理想氣體的狀態方程式是：pVm=RT，式中R是氣體常數。對實際氣體、液體和固體物質來說，p、Vm、T之間也有確定的關係式，但形式較複雜。對多組分均勻系統來說，狀態方程式為：Vm=f(T，p，x1，x2…)，式中x1，x2…分別為組分1、組分2…的摩爾分數。從物質的分子結構觀點來看，狀態方程式決定於物質分子的熱運動和相互作用力。目前各種物質的狀態方程式主要由實驗來建立，也有用各種參數估計法來建立的。應用狀態方程式可對Vm、T、p、x1、x2…進行相互換算，並導出具體物質系統的熱力學性質。例如，恆壓熱容Cp與恆容熱容CV之差等於，其中兩個偏導數就可由狀態方程式來求得。

（1）理想氣體的狀態方程：

物質在平衡狀態下p－V－T關係的數學方程。當壓力足夠低時，各種氣體的p－V－T關係存在簡單的規律。1661年，英國化學和物理學家R.玻意耳根據實驗得出結論：在恆溫下，一定量氣體的體積與壓力成反比。這一規律，後稱玻意耳定律。1802年，法國化學家J.-L.蓋-呂薩克發現：在恆壓下一定量氣體的體積與絕對溫度成正比，後稱蓋呂薩克定律。1811年，意大利物理學家A.阿伏伽德羅提出：在恆溫恆壓下，同體積任何氣體的摩爾數相同，後稱阿伏伽德羅定律。

由這三個定律導出理想氣體狀態方程：pVm=RT。

式中R為摩爾氣體常數,其值為8.3144J/(mol·K)；p、T和Vm分別為壓力、絕對溫度和摩爾體積。此式亦可根據對理想氣體的假設（分子間無作用力，分子本身體積可忽略），由氣體分子運動理論導出。

低壓下的實際氣體接近於理想氣體。壓力升高時，實際氣體的p-V-T關係都會偏離理想氣體狀態方程。隨着化肥工業、石油化工等的發展，高壓過程的應用日趨增多，促進了實際氣體狀態方程的研究。這種狀態方程迄今已提出了幾百個，但僅有十多個得到廣泛應用。所有實際氣體狀態方程在壓力趨於零時，都還原為理想氣體狀態方程。狀態方程的研究可用理論方法和半經驗方法，各自得到相應的狀態方程。