状态方程的释义

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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。