ভ্যান ডার ওয়ালস হলেন একজন ডাচ পদার্থবিজ্ঞানী, জে. ডি. ভ্যান ডার ওয়ালস (১৮৩৭-১৯২৩)। ভ্যান ডার ওয়ালসের অবস্থার সমীকরণটি আসলে একটি গ্যাসের অবস্থার সমীকরণ, যা অনেকটা... আদর্শ গ্যাসের অবস্থার সমীকরণপার্থক্যটি হলো, বাস্তব গ্যাসের চাপ ও ঘনত্ব যথেষ্ট বেশি হলে আদর্শ গ্যাস সমীকরণ সঠিক ফলাফল দিতে পারে না। অপরদিকে, ভ্যান ডার ওয়ালস অবস্থার সমীকরণ আরও সঠিক ফলাফল দিতে পারে।
এই সমীকরণটির প্রবর্তক ছিলেন ভ্যান ডার ওয়ালস, যিনি আদর্শ গ্যাসের অবস্থার সমীকরণের সীমাবদ্ধতাগুলো অনুধাবন করেছিলেন। ওয়ালস আদর্শ গ্যাসের অবস্থার সমীকরণটিকে সংশোধন করে এতে এমন কয়েকটি উপাদান যুক্ত করেন, যা একটি বাস্তব গ্যাসের চাপ ও ঘনত্ব যথেষ্ট বেশি হলে তার অবস্থাকে প্রভাবিত করে।
গ্যাসের চাপ বাড়লে গ্যাসের তাপমাত্রা ও ঘনত্ব বাড়ে, অপরদিকে গ্যাসের আয়তন কমে যায়।
গ্যাসের চাপ আয়তনের ব্যস্তানুপাতিক। গ্যাসের চাপ বাড়লে আয়তন কমে যায়। বিপরীতভাবে, গ্যাসের আয়তন কমলে চাপ বেড়ে যায়। গ্যাসের আয়তন কমলে ঘনত্ব বেড়ে যায় (ঘনত্ব = ভর / আয়তন)। বলা যায় যে, চাপ ঘনত্বের সমানুপাতিক। গ্যাসের চাপ বেশি হলে ঘনত্বও বেশি হয়। বিপরীতভাবে, গ্যাসের চাপ কম হলে ঘনত্বও কম হয়। গ্যাসের চাপ তাপমাত্রারও সমানুপাতিক। গ্যাসের চাপ বাড়লে তাপমাত্রাও বাড়ে। আমরা এই সিদ্ধান্তে আসতে পারি যে, গ্যাসের চাপ বাড়লে তাপমাত্রা ও ঘনত্ব বাড়ে, কিন্তু গ্যাসের আয়তন কমে যায়।
যখন কোনো গ্যাসের আয়তন কমে যায়, তখন অণুগুলোর মধ্যকার দূরত্ব কমে আসে। অণুগুলোর মধ্যকার দূরত্ব কমে আসার ফলে, অণুগুলো পরস্পরকে আকর্ষণ করে। এটা অনেকটা এক টুকরো লোহাকে চুম্বকের কাছে আনার মতো। যদি চুম্বক এবং লোহার মধ্যে দূরত্ব যথেষ্ট বেশি হয়, তবে চুম্বকটি লোহাকে আকর্ষণ করতে পারে না। কিন্তু যদি চুম্বক এবং লোহার মধ্যে দূরত্ব কম হয়, তবে লোহাটি সঙ্গে সঙ্গে কাছে চলে আসে। যখন অণুগুলো সংঘর্ষে লিপ্ত হতে যায়, তখন অণুগুলোর বাইরের দিকের ইলেকট্রনগুলো পরস্পরকে বিকর্ষণ করে (বৈদ্যুতিক বিকর্ষণ)। ফলে, অণুগুলো একসাথে লেগে থাকতে পারে না। এই সংক্ষিপ্ত ব্যাখ্যা থেকে বলা যায় যে, অণুগুলোর মধ্যকার আকর্ষণ বল গ্যাসের অবস্থাকেও প্রভাবিত করে।
যখন গ্যাসের চাপ যথেষ্ট বেশি হয় এবং গ্যাসের আয়তন কমে যায়, তখন অণুগুলোর মধ্যকার দূরত্ব কমে আসে। এক্ষেত্রে, অণুগুলো গ্যাসের প্রায় পুরো আয়তনই পূর্ণ করে ফেলে। কারণ অণুগুলোরও একটি আকার আছে (পারমাণবিক ব্যাস = ১০⁻¹⁰ গ্রাম/বর্গমিটার)।.10 m) তাহলে আমাদের এই অণুগুলোর আয়তনও বিবেচনায় নিতে হবে।
অবস্থার সমীকরণ
ভ্যান ডার ওয়ালস অণুর আয়তন এবং অণুগুলোর মধ্যে সংঘটিত পারস্পরিক ক্রিয়া বিবেচনায় নিয়ে একটি অবস্থার সমীকরণ প্রতিপাদন করেন। ভ্যান ডার ওয়ালস কর্তৃক প্রতিপাদিত সমীকরণটি হলো আদর্শ গ্যাসের অবস্থার সমীকরণ PV = nRT-এর একটি পরিমার্জিত রূপ।
তথ্য :
P = গ্যাসের চাপ (N/m)2 = পা)
V = গ্যাসের আয়তন (m³)3)
R = সার্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক (R = 8,315 J/mol.K = 8315 kJ/kmol.K)
T = তাপমাত্রা (কেলভিন)
a = পরীক্ষামূলক ধ্রুবক (এর মান গ্যাস অণুগুলোর মধ্যকার আকর্ষণ বলের উপর নির্ভর করে)
b = পরীক্ষামূলক ধ্রুবক (যা এক মোল গ্যাস অণুর আয়তনকে বোঝায়)
n = মোল সংখ্যা (mol)
bn = গ্যাস অণুর মোট আয়তন
a এবং b ধ্রুবক দুটি পরীক্ষামূলকভাবে নির্ণয় করা হয়। a এবং b ধ্রুবক দুটির মান গ্যাসের প্রকারভেদের উপর নির্ভর করে।
n2 / ভি2 = মোল সংখ্যার (n) বর্গ এবং গ্যাসের আয়তনের (V) বর্গের অনুপাত। n-এর মান2 / ভি2 এটি গ্যাসের চাপ এবং ঘনত্বের উপর নির্ভর করে। যদি গ্যাসের চাপ (P) বেশি হয়, তবে গ্যাসের আয়তন (V) কম হয়। V যত কম হবে, আয়তন তত বেশি হবে।2 /V2 যখন গ্যাসের আয়তন কম (n2 / ভি2 (বৃহৎ) হলে অণুগুলোর মধ্যে দূরত্ব কমে আসে। অণুগুলোর মধ্যে দূরত্ব যত কম হয়, তাদের মধ্যে মিথস্ক্রিয়ার (সংঘর্ষ, পরস্পরকে আকর্ষণ) সম্ভাবনা তত বেড়ে যায়। অতএব n2 / ভি2 ধ্রুবক a-এর সাথে সরাসরি সমানুপাতিক (ভ্যান ডার ওয়ালস সমীকরণের বাম দিকের সাথে তুলনা করুন)। n-এর মান যত বড় হবে2 / ভি2অণুগুলোর মধ্যে আকর্ষণ বল (a) যত বেশি হবে। বিপরীতভাবে, যদি গ্যাসের চাপ (P) কম হয়, তবে গ্যাসের আয়তন (V) বেশি হবে। V যত বেশি হবে, n তত কম হবে।2 / ভি2 ক্ষুদ্রতর n2 / ভি2 ফলে অণুগুলোর মধ্যকার আকর্ষণ শক্তিও হ্রাস পায়।
(V – bn) = গ্যাসের আয়তন এবং গ্যাস অণুসমূহের মোট আয়তনের পার্থক্য। ধ্রুবক b এক মোল গ্যাস অণুর আয়তন নির্দেশ করে। n = মোলের সংখ্যা। b এবং n-এর গুণফল (bn) = গ্যাস অণুসমূহের মোট আয়তন। যদি গ্যাসের চাপ (P) বেশি হয়, তবে গ্যাসের আয়তন (V) কম হয়।
V যত ছোট হয়, (V – bn) তত ছোট হয়। এর মানে হলো অণুগুলোর মধ্যে দূরত্ব কমে আসে এবং স্বাভাবিকভাবেই অণুগুলোর মধ্যে আকর্ষণ বল বেশি হয়। বিপরীতভাবে, গ্যাসের চাপ কম হলে গ্যাসের আয়তন বেশি হয়। গ্যাসের আয়তন যত বেশি হয়, (V – bn) তত বড় হয়। (V – bn) যত বড় হয়, গ্যাসের অণুগুলোর মধ্যে আকর্ষণ বল তত কম হয়।
বলা যায় যে, আদর্শ গ্যাস সমীকরণের চেয়ে ভ্যান ডার ওয়ালস সমীকরণ একটি বাস্তব গ্যাসের অবস্থাকে আরও নির্ভুলভাবে বর্ণনা করে। যখন গ্যাসের চাপ এবং ঘনত্ব যথেষ্ট বেশি হয়, তখন ভ্যান ডার ওয়ালস সমীকরণ আরও নির্ভুল ফলাফল দেয়। যদি গ্যাসের চাপ খুব বেশি না হয়, তাহলে (একটি2 / ভি2) এবং (V-bn) উপেক্ষা করা যেতে পারে, ফলে ভ্যান ডার ওয়ালস অবস্থার সমীকরণটি আদর্শ গ্যাস অবস্থার সমীকরণে পরিবর্তিত হয়।
