tilstandsligningen

Tilstandsligningen, eller ligningen af tilstand, er en relation mellem tilstandsvariabler, der beskriver tilstanden for et stof eller et system. Den knytter normalt tryk (P), volumen (V) og temperatur (T) sammen og kan også involvere antal partikler (n), indre energi (U), entropi (S) og kemisk potentiale (μ). Formålet er at bestemme systemets tilstand ud fra få makroskopiske variabler og dermed reducere antallet af uafhængige størrelser.

Den mest kendte tilstandsligning er idealgasligningen, PV = nRT, der gælder for ideelle gasser under moderate tryk og temperaturer. For virkelige stoffer bruges mere generelle ligninger f(P, V, T, n) = 0. En klassisk forbedring er van der Waals-ligningen: (P + a n^2/V^2)(V − nb) = nRT, som tager højde for intermolekylære kræfter og molekylstørrelser. Yderligere avancerede ligninger som Redlich-Kwong, Peng-Robinson og andre cubic EOS anvendes i kemi- og procesingeniørfag og kan tilpasses blandinger og forskellige faser.

Anvendelserne spænder fra forudsigelse af faseadskillelse, kogepunkter og kritiske punkter til beregning af kompressibilitet og reaktionsbetingelser i kemiske processer, motor- og køle­teknikker samt geofysiske og astrofysiske tilfælde, hvor tryk og temperatur kan variere betydeligt. EOS’er kan være empiriske, teoretiske eller semi‑teoretiske og kræver ofte eksperimentelle data eller statistisk mekanik til at fastsætte parametre. Begrænsningerne inkluderer gyldighedsområder og manglende beskrivelse af visse kritiske eller metastabile tilstande.