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物态方程

物理热力学术语

在物理和热力学中，状态方程描述的是态函数之间的关系。更具体地，状态方程是描述在一组给定的物理条件下物质的状态的热力学方程。它是一种本构方程，它提供与该物质相关联的两个或更多个状态函数之间的数学关系，例如它的温度，压强，体积，或内能。状态方程在描述流体、流体的混合物、固体，甚至恒星内部物质的性质时都十分有用。

简介
物态方程最常见的用处的是把气体和液体的密度与温度和压强联系起来。一个最简单的用于此目的的物态方程是理想气体状态方程，它在压强不太大、温度不太低的条件下对于弱极性气体的状态的描述是一个很好的近似。然而，该方程在压强增大、温度降低时变得越来越不准确，并且不能预测气体的液化过程。因此，一些更准确的物态方程已经被发明用来描述气体和液体的性质。人们还没能找到一个能准确地预测任意条件下的任何物质的性质的物态方程。
除了描述气体和液体的物态方程以外，也有描述固体的物态方程，其中包括描述固体从一种结晶状态到另一种结晶状态的转变的方程。还有的方程描述恒星内部的物质状态，包括中子星，致密物质（夸克-胶子汤）和辐射场（一个相关的概念是在宇宙学中使用的理想流体物态方程）。
在实际情况下，状态方程在PVT过程中的工程问题的计算，特别是在石油气-液平衡的计算中十分有用。基于数据拟合的物态方程的一个成功的PVT模型可以帮助确定流态的状态，处理油藏流体相关的管道和规模等参数。
常见方程
理想气体
理想气体的状态方程为，其中为理想气体的压强，为理想气体的体积，为理想气体物质的量，为理想气体的温度，为普适气体常量，其值为Boltzmann常数与Avogadro常数之积。
实际气体
范德瓦耳斯(Van der Waals)方程
昂尼斯(Onnes)方程
上式中，B、C……，分别称为第二，第三……位力(Virial)系数。
固体和液体
由于固体和液体的α和Κ均很小，且可以看成是常数。设固体和液体都是各向同性的，则有：
(1.4.8)
顺磁性固体（居里定律）
m = H (1.4.9)
这里，m为磁化强度（即单位体积的磁矩），H为磁场强度，C是一个与物质有关的常数。
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