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状态方程是全国科学技术名词审定委员会审定、公布的科技类名词术语。

中国,从来就是一个文化底蕴极度丰富的国家,中国的文字,更是凝聚着中国的文化精魂[1]。中国最早出现的和文字相关的文化记忆就是仓颉造字,小小的文字中蕴藏了无限的文化[2],然后就出现了最初的甲骨文

名词解释

状态方程,亦称“物态方程”。均匀物质系统处于热力学平衡态时,其质量m、体积V、压力p和温度T间的关系式,即V=mf(T,p)。若只用强度性质来表达,则上式变为Vm=F(T,p),式中Vm­是摩尔体积或比容。例如,理想气体的状态方程式是:pVm=RT,式中R是气体常数。对实际气体、液体和固体物质来说,p、Vm、T之间也有确定的关系式,但形式较复杂。对多组分均匀系统来说,状态方程式为:Vm=f(T,p,x1,x2…),式中x1,x2…分别为组分1、组分2…的摩尔分数。从物质的分子结构观点来看,状态方程式决定于物质分子的热运动和相互作用力。目前各种物质的状态方程式主要由实验来建立,也有用各种参数估计法来建立的。应用状态方程式可对Vm、T、p、x1、x2…进行相互换算,并导出具体物质系统的热力学性质。例如,恒压热容Cp与恒容热容CV之差等于,其中两个偏导数就可由状态方程式来求得。

(1)理想气体的状态方程:

物质在平衡状态下p-V-T关系的数学方程。当压力足够低时,各种气体的p-V-T关系存在简单的规律。1661年,英国化学和物理学家R.玻意耳根据实验得出结论:在恒温下,一定量气体的体积与压力成反比。这一规律,后称玻意耳定律。1802年,法国化学家J.-L.盖-吕萨克发现:在恒压下一定量气体的体积与绝对温度成正比,后称盖吕萨克定律。1811年,意大利物理学家A.阿伏伽德罗提出:在恒温恒压下,同体积任何气体的摩尔数相同,后称阿伏伽德罗定律。

由这三个定律导出理想气体状态方程:pVm=RT。

式中R为摩尔气体常数,其值为8.3144J/(mol·K);p、T和Vm分别为压力、绝对温度和摩尔体积。此式亦可根据对理想气体的假设(分子间无作用力,分子本身体积可忽略),由气体分子运动理论导出。

低压下的实际气体接近于理想气体。压力升高时,实际气体的p-V-T关系都会偏离理想气体状态方程。随着化肥工业、石油化工等的发展,高压过程的应用日趋增多,促进了实际气体状态方程的研究。这种状态方程迄今已提出了几百个,但仅有十多个得到广泛应用。所有实际气体状态方程在压力趋于零时,都还原为理想气体状态方程。状态方程的研究可用理论方法和半经验方法,各自得到相应的状态方程。

参考文献