Ecuatiile de stare

Ecuatiile de stare

Sa consideram o proba de substanta pura care contine n moli. Este un fapt dovedit experimental ca variabilele T, p, V si n nu sunt independente una fata de cealalta. Aceasta inseamna ca daca una din variabile(sau mai multe variabile)  isi modifica valoarea si celelalte variabile isi vor modifica valoarea, de unde rezulta necesitatea interconectarii acestora printr-o relatie, o ecuatie care leaga variabilele una de cealalta. Aceasta ecuatie este cunoscuta sub numele "ecuatie de stare". Forma cea mai generala a ecuatiei de stare este

.          (3.1)

Aceasta ecuatie nu este foarte folositoare deoarece nune spune nimic forma detailata a functiei  f. In Totusi ne spune ca ecuatia poate fi rezolvata pentru unul din termenii in functie de ceilalti trei. De exemplu, putem in principiu afla:

      (3.2)

sau

      (3.3)

si asa mai departe.

Daca von efectua acum unele experimente si vom nota ce se intampla daca mentinem constante valorile variabilelor p si T nu vom putea modica valoarea lui n fara a se modifica valoarea lui V si vice versa. De fapt, V este proportional cu n. Adica, daca se dubleaza valoarea lui n, volumul V, se va dubla de asemenea. Deoarece V este proportional cu n aceste doua variabile trebuie sa apara intotdeauna in ecuatia de stare sub forma V/n (sau n/V). Aceasta inseamna ca forma generala cea mai convenabila este mai simpla decat cea prezentata anterior:

      (3.4)

care poate fi rezolvata pentru a afla valorile pentru p, V/n, sau T in termeni a altor doua variabile. De exemplu,

      (3.5)

si asa mai departe.

Toate substantele izotropice au, in principiu o ecuatie de stare, dar nu cunoastem nici o ecuatie de stare pentru nici una din substantele reale. Ce avem la ora actuala sunt doar niste ecuatii aproximative care sunt utile doar in limite date de temperatura si presiune. Unele din aceste ecuatii de stare aproximative functioneaza chiar foarte bine , cele mai bune fiind cele corespunzatoare gazelor. Nu exista o ecuatie generala de stare pentru lichide si solide, fie izotrope sau nu. Vom vedea ulterior ca pentru lichide izotrope si solide izotrope exista o ecuatie de stare aproximativa dar acceptabila pentru temperaturi in jurul a 25^oC si presiuni la valori apropiate celei atmosferice.