Преглед на кода на Уравнение на състоянието

'''Уравнението на състоянието''' е [[Термодинамика|термодинамично]] уравнение, съотнасящо променливите на състоянието, които описват състоянието на материята при определени физически условия, като например [[налягане]], [[обем]], [[температура]] или [[вътрешна енергия]].<ref name="Perrot" >{{cite book | author=Perrot, Pierre | title=A to Z of Thermodynamics | publisher=Oxford University Press | year=1998 | isbn=978-0-19-856552-9}}</ref> Уравненията на състоянието са полезни при описване на свойствата на [[флуид]]и, смеси от флуиди, [[твърди тела]] и вътрешността на [[звезди]]. Тези уравнения не се съдържат в постулатите на термодинамиката, тъй като за всеки избран за изследване макроскопичен обект, те се определят или емпирически, или чрез методите на [[статистическа физика|статистическата физика]].<ref>Базаров И. П. Термодинамика. – 5-е изд. – СПб.—М.— Краснодар: Лань, 2010. – (Учебники для вузов. Специальная литература). – ISBN 978-5-8114-1003-3. – с. 30</ref> В рамките на термодинамиката, уравненията на състоянието се приемат за зададени при определението на системата.<ref>Кубо Р. Термодинамика. – М.: Мир, 1970. – с. 24 – 25</ref>

Към днешно време не съществува едно-единствено уравнение на състоянието, което да прогнозира точно свойствата на всички вещества под всички условия. Един пример за уравнение на състоянието съотнася плътността на газове и течности към температурата и налягането ([[уравнение на Клапейрон-Менделеев|уравнение на състоянието на идеалния газ]]), което е относително точно за слабо полярни газове при ниско налягане и умерена температура. Това уравнението става все по-неточно с нарастване на налягането и понижаване на температурата.

Друго широко приложение на уравненията е при моделиране на вътрешността на звезди, включително [[неутронни звезди]], плътна материя ([[кварк-глуонна плазма]]) и радиационни полета. Уравненията на състоянието мога да описват и твърди тела, включително прехода на твърди тела от едно [[кристал]]но състояние към друго.

В практически контекст, уравненията на състоянието са от особено значение за изчисляването на задачи в процесното инженерство (например за равновесие на газообразен/течен [[петрол]]). Успешен модел, базиран на пригодено уравнение на състоянието, може да спомогне за определяне на състоянието на режима на поток, параметрите за боравене с флуиди в резервоар или за оразмеряване на [[тръбопровод]]и.

Измерването на параметри за уравнения на състоянието, особено при високо налягане, може да се направи с помощта на [[лазер]]и.<ref>{{cite journal|last=Solem|first=J. C.|last2=Veeser|first2=L.|year=1977|title=Exploratory laser-driven shock wave studies|journal=Los Alamos Scientific Laboratory Report LA-6997|volume=79|pages=14376|url=http://www.osti.gov/scitech/servlets/purl/5313279.pdf|bibcode=1977STIN...7914376S}}</ref><ref>{{cite journal|last=Veeser|first=L. R.|last2=Solem|first2=J. C.|year=1978|title=Studies of Laser-driven shock waves in aluminum|journal=Physical Review Letters|volume=40|issue=21|pages=1391|bibcode = 1978PhRvL..40.1391V |doi = 10.1103/PhysRevLett.40.1391 }}</ref><ref>{{cite journal|last=Veeser|first=L.|last2=Solem|first2=J. C.|last3=Lieber|first3=A.|year=1979|title=Impedance-match experiments using laser-driven shock waves|journal=Applied Physics Letters|volume=35|issue=10|pages=761|bibcode = 1979ApPhL..35..761V |doi = 10.1063/1.90961 }}</ref>

== Уравнение на състоянието на идеалния газ ==
За дадено количество вещество, съдържащо се в система, температурата, обемът и налягането не са независими величини. Те са свързани помежду си чрез връзка с общ вид:

:<math>f(p, V, T) = 0</math>

Уравнение, което се използва за моделиране на тази зависимост, се нарича уравнение на състоянието. Може да се използва всяка система мерни единици, но за предпочитане е системата [[SI]], където.

:<math>\ p</math>, налягане (абсолютно);
:<math>\ V</math>, обем;
:<math>\ n</math>, брой [[мол]]ове от дадено вещество;
:<math>\ V_m</math>, <math>\frac{V}{n}</math>, [[моларен обем]], обемът на един мол газ или течност;
:<math>\ T</math>, [[абсолютна температура]];
:<math>\ R</math>, [[универсална газова константа|константа на идеалния газ]] ≈ 8.3144621 J/mol·K;
:<math>\ p_c</math>, налягане в критичната точка;
:<math>\ V_c</math>, моларен обем в критичната точка;
:<math>\ T_c</math>, абсолютна температура критичната точка.

Класическото [[Уравнение на Клапейрон-Менделеев|уравнение на състоянието на идеалния газ]] може да записано като:

:<math>pV = nRT.</math>

Във формата, показана горе, уравнението на състоянието е:

:<math>f(p, V, T) = pV - nRT = 0</math>.

Ако се използва приближение за калорично идеален газ, тогава законът за идеалния газ може да бъде изразен и по следния начин:

:<math>p = \rho(\gamma - 1)e</math>

където <math>\rho</math> е плътността, <math>\gamma = C_p/C_v</math> е адиабатният показател (съотношение на специфичните топлини), <math>e = C_v T</math> е вътрешната енергия на единица маса (специфична вътрешна енергия), <math>C_v</math> е специфичната топлина при постоянен обем, а <math>C_p</math> е специфичната топлина при постоянно налягане.

== Източници ==
<references/>

[[Категория:Основни физични концепции]]
[[Категория:Термодинамика]]
[[Категория:Машинно инженерство]]
[[Категория:Механика на флуидите]]
[[Категория:Уравнения]]