În termodinamică, o ecuație de stare (EOS) este expresia matematică care descrie interconexiunea dintre variabilele de stare – în general proprietăți observabile și măsurabile macroscopic – pentru o anumită stare. Această stare poate fi solidă, lichidă, gazoasă sau plasmă. Observabilele sau proprietățile utilizate într-o ecuație de stare pot fi variate de către teoretician, dar în general ele descriu complet starea. De exemplu, ecuația de stare pentru „n” moli ai unui gaz ideal poate fi descrisă complet folosind ecuația PV=nRT, unde P=presiune, V=volum, R=constanta gazului ideal și T=temperatura. Rețineți că un EOS este destinat să descrie nu mai mult de o stare, indiferent dacă acea stare este solidă, lichidă sau gazoasă.
Pentru ca o ecuație de stare să poată aproxima mai îndeaproape comportamentul real, parametri precum cei trei enumerați mai sus sunt modificați prin termeni empirici — experimentali — și chiar computaționali suplimentari. Printre acești termeni se numără volumul atomic, care scade din volumul total, și forța intermoleculară, care afectează distanța dintre particule. Chiar și aceste ajustări pot să nu fie suficiente. Pentru a reconcilia ecuația cu datele măsurate pe care se intenționează să le explice, pot fi necesari termeni matematici virial și metode de calcul iterative. Astfel de termeni ascund interpretarea intelectuală, dar îmbunătățesc aplicarea practică.
O ecuație de stare acceptabilă poate fi dificil de derivat pentru sistemele lichide, deoarece acestea experimentează un grad mult mai mare de interacțiune moleculară rezultat din faptul că moleculele sunt mult mai apropiate între ele decât pentru gaze. Lichidele sunt clasificate în funcție de amploarea unor astfel de interacțiuni, fie ca neasociare, fie ca asociate. Majoritatea forțelor de dispersie din Londra sunt destul de slabe și, dacă sunt singurele forțe intermoleculare prezente, lichidul – poate un ulei sau o altă hidrocarbură – nu este asociat. Dacă, totuși, îmbinarea moleculelor este mai puternică, așa cum este pentru moleculele legate de hidrogen, lichidul se asociază. Cu cât forțele sunt mai puternice, cu atât modelarea matematică și ecuația de stare corespunzătoare sunt mai complexe.
Pentru dezvoltarea unei ecuații acceptabile, se poate considera că lichidele asociate seamănă mai mult cu solidele decât cu lichidele care nu se asociază. Unii oameni de știință folosesc un model care încorporează o rețea bidimensională, sugerând că lichidele asociate posedă cel puțin unele caracteristici solide. O rețea care este mai degrabă bidimensională decât tridimensională indică faptul că componenta comportamentului solid este limitată. Deoarece unele dintre particule nu sunt considerate a fi parte a rețelei, numele atribuit acestui model pentru fluide – indiferent dacă este gaz sau lichid – este teoria „gazului rețelei”. Matematica ecuațiilor de stare rețea-gaz lichid poate deveni contra-intuitivă și complexă, așa cum este bine ilustrat de sistemele polimer-în-solvent.