Równanie stanu – związek między parametrami (funkcjami stanu) układu termodynamicznego, takimi jak: ciśnienie gęstość masy (w przypadku relatywistycznym gęstość masy-energii i gęstość numeryczna cząstek), temperatura entropia energia wewnętrzna
który można zapisać w postaci następującego równania:
Równanie stanu służy do opisywania właściwości mikroskopowych płynów oraz ciał stałych, takich jak ściśliwość lub sprężystość, oraz własności makroskopowych, jak np. masy i promienie gwiazd.
Gaz doskonały Przykładowo dla gazu doskonałego równanie stanu (równanie Clapeyrona) ma postać
gdzie: – ciśnienie, – objętość, – liczba moli, – stała gazowa, – temperatura w skali Kelvina, – stała Boltzmanna, – liczba cząsteczek gazu,
stąd:
gdzie gęstość cząstek jednorodnie zbudowanego gazu doskonałego to:
Gęstość masy to:
gdzie to masa cząsteczkowa.
Gęstość energii to
gdzie: – całkowita energia cząsteczki o masie
Otrzymujemy stąd równanie stanu gazu doskonałego:
Równanie politropy Bardziej ogólną postać od równania gazu doskonałego daje równanie politropy
gdzie: – wykładnik politropy.
Równanie stanu gazu rzeczywistego Równanie stanu gazu rzeczywistego można przybliżać na różne sposoby, np.