Ван дэр Вальс — імя галандскага фізіка Дж. Д. ван дэр Ваальса (1837-1923). Ураўненне стану Ван дэр Ваальса — гэта ўраўненне стану газу, падобнае да ўраўнення стану ідэальнага газу. Розніца ў тым, што ўраўненне стану ідэальнага газу не можа даць дакладных вынікаў, калі ціск і шчыльнасць рэальнага газу дастаткова вялікія. У той час як ураўненне стану Ван дэр Ваальса можа даць больш дакладныя вынікі.
Існаванне гэтага ўраўнення бярэ свой пачатак ад Ван-дэр-Ваальса, які ўсвядоміў абмежаванні ўраўнення ідэальнага стану. Ваальс мадыфікаваў ураўненне стану ідэальнага газу, дадаўшы некалькі фактараў, якія таксама ўплываюць на рэальны стан газу, калі ціск і шчыльнасць рэальнага газу вялікія.
Ціск газу адваротна прапарцыйны аб'ёму. Калі ціск газу павялічваецца, аб'ём газу памяншаецца. І наадварот, калі аб'ём газу памяншаецца, ціск газу павялічваецца. Калі аб'ём газу памяншаецца, шчыльнасць газу павялічваецца (шчыльнасць = маса / аб'ём). Можна сказаць, што ціск прама прапарцыйны шчыльнасці. Калі ціск газу вялікі, шчыльнасць газу таксама вялікая. І наадварот, калі ціск газу малы, шчыльнасць газу таксама малая. Ціск газу таксама прама прапарцыйны тэмпературы. Калі ціск газу павялічваецца, тэмпература газу павялічваецца. Можна зрабіць выснову, што калі ціск газу павялічваецца, то тэмпература і шчыльнасць газу памяншаюцца, а аб'ём газу памяншаецца.
Калі аб'ём газу памяншаецца, адлегласць паміж малекуламі памяншаецца. Калі адлегласць паміж малекуламі памяншаецца, малекулы прыцягваюцца адна да адной. Гэта як калі б кавалак жалеза паднесці блізка да магніта. Калі адлегласць паміж магнітам і жалезам дастаткова вялікая, магніт не можа прыцягваць жалеза. Але калі адлегласць паміж магнітам і жалезам блізкая, жалеза прыцягваецца бліжэй. Калі малекулы вось-вось сутыкнуцца, электроны звонку малекулы адштурхоўваюцца адзін ад аднаго (электрычнае адштурхванне). У выніку малекулы не могуць зліпацца. З гэтага кароткага апісання можна сказаць, што сіла прыцягнення паміж малекуламі ўплывае на стан газу.
Калі ціск газу дастаткова вялікі, а аб'ём газу памяншаецца, адлегласць паміж малекуламі памяншаецца. Паколькі малекулы таксама маюць памер (атамны дыяметр = 10⁻⁶ м ), то нам таксама трэба ўлічваць аб'ём гэтых малекул.
Ван-дэр-Ваальс памяншае ўраўненне стану, улічваючы малекулярны аб'ём і ўзаемадзеянні паміж малекуламі. Ураўненне, атрыманае Ван-дэр-Ваальсам, з'яўляецца вынікам мадыфікацыі ўраўнення стану ідэальнага газу PV = n R T. Ураўненне стану Ван-дэр-Ваальса:
P = ціск газу (Н/м² = Па)
V = аб'ём газу ( м³ )
R = універсальная газавая пастаянная (R = 8.315 Дж / моль.K = 8315 кДж / кмоль.K)
T = тэмпература (К)
a = эмпірычная пастаянная (значэнне залежыць ад сілы прыцягнення паміж малекуламі газу)
b = эмпірычная пастаянная (якая прадстаўляе аб'ём аднаго моля малекул газу)
n = Колькасць моляў (моль)
bn = агульны аб'ём малекул газу
Канстанты a і b атрымліваюцца эксперыментальным шляхам. Канстантныя значэнні a і b залежаць ад тыпу газу.
n2 / В.2 = квадратычнае стаўленне колькасці моляў (n) да квадрата аб'ёму газу (V). Значэнне n2 / В.2 залежыць ад ціску і шчыльнасці газу. Калі ціск газу (P) вялікі, то аб'ём газу (V) малы. Чым меншы V, тым большы n2 / В.2Калі аб'ём газу малы (n2 / В.2 (вялікая), адлегласць паміж малекуламі меншая. Чым меншая адлегласць паміж малекуламі, тым большае ўзаемадзеянне паміж гэтымі малекуламі (сутыкненне, прыцягненне). Такім чынам, n2 / В.2 прама прапарцыйная пастаяннай (параўнайце з ураўненнем Ван-дэр-Ваальса). Чым большае значэнне n2 / В.2, тым большае прыцягненне паміж малекуламі (а).
І наадварот, калі ціск газу (P) малы, то аб'ём газу (V) становіцца вялікім. Чым больш прыкметны V, тым меншы n.2 / В.2Чым ніжэй n2 / В.2, тым меншая сіла прыцягнення паміж малекуламі.
(V – bn) = Розніца паміж аб'ёмам газу і агульным аб'ёмам малекул газу. Пастаянная b прадстаўляе аб'ём аднаго моля малекул газу. n = колькасць моляў. Здабытак часу паміж b і n (bn) = агульны аб'ём малекул газу. Калі ціск газу (P) становіцца большым, то аб'ём газу (V) памяншаецца.
Чым меншы V, тым меншы (V – bn). Гэта азначае, што адлегласць паміж малекуламі павялічваецца і, вядома, прыцягненне паміж малекуламі павялічваецца. І наадварот, калі ціск газу памяншаецца, аб'ём газу павялічваецца. Чым большы аб'ём газу, тым вышэй (V – bn). Чым большы (V – bn), тым меншае прыцягненне паміж малекуламі газу.
Можна сказаць, што ўраўненне стану Ван-дэр-Ваальса апісвае рэальны стан газу больш дакладна, чым ураўненне ідэальнага газу. Калі ціск і шчыльнасць газу дастаткова вялікія, ураўненне Ван-дэр-Ваальса дае больш дакладныя вынікі. Калі ціск газу не занадта вялікі, то (an² / V² ) і (V-bn) можна занядбаць, так што ўраўненне стану Ван-дэр-Ваальса ператвараецца ў ўраўненне стану ідэальнага газу.
