在物理學、化學和熱力學中，狀態方程是與狀態變量相關的熱力學方程，它描述了物質在給定物理條件下的狀態，例如壓力、體積、溫度或內能。 大多數現代狀態方程都是用 Helmholtz 自由能制定的。 狀態方程可用于描述液體、氣體和固體中純物質和混合物的性質，以及恒星內部的物質狀態。

系統屬性注意：共軛變量以斜體顯示

材料特性

• 屬性數據庫

可壓縮性 β = ? {\displaystyle \beta =-}
熱膨脹 α = {\displaystyle \alpha =}

方程式

• 卡諾定理
• 克勞修斯定理
• 基本關系
• 理想氣體定律

• 麥克斯韋關系
• Onsager 互惠關系
• 布里奇曼方程
• 熱力學方程表

潛力

• 自由能
• 自由熵

• 內能 U ( S , V ) {\displaystyle U(S,V)}
• 焓 H ( S , p ) = U + p V {\displaystyle H(S,p)=U+pV}
• 亥姆霍茲自由能 A ( T , V ) = U ? T S {\displaystyle A(T,V)=U-TS}
• 吉布斯自由能 G ( T , p ) = H ? T S {\displaystyle G(T,p)=H-TS}

目前，還沒有一個單一的狀態方程能夠準確預測所有物質在所有條件下的性質。 狀態方程的一個例子將氣體和液體的密度與溫度和壓力相關聯，稱為理想氣體定律，對于低壓和中等溫度下的弱極性氣體大致準確。 這個方程在更高的壓力和更低的溫度下變得越來越不準確，并且無法預測從氣體到液體的冷凝。

狀態方程的一般形式可以寫成 f ( p , V , T ) = 0 {\displaystyle f(p,V,T)=0}

其中 p {\displaystyle p} 是壓力，V {\displaystyle V} 是體積，T {\displaystyle T} 是系統的溫度。 然而也可以該形式使用其他變量。 它與吉布斯相規則直接相關，即自變量的數量取決于系統中物質和相的數量。

用于模擬這種關系的方程稱為狀態方程。 在大多數情況下，該模型將包含一些通常根據測量數據進行調整的經驗參數。 狀態方程也可以描述固體，包括固體從一種晶態到另一種晶態的轉變。 狀態方程也用于模擬恒星內部的物質狀態，包括中子星、致密物質（夸克-膠子等離子體）和輻射場。 一個相關的概念是宇宙學中使用的完美流體狀態方程。

狀態方程在許多領域都有應用，例如過程工程和石油工業以及制藥工業。

可以使用任何一致的單位集，但首選 SI 單位。 xxx溫度是指使用開爾文 (K)，零是xxx零。

波義耳定律是狀態方程最早的公式之一。 水銀被添加到管子中，在管子的短密封端捕獲固定數量的空氣。 然后測量氣體的體積，因為額外的汞被添加到管中。