Van der Walls hè u nome di un fisicu olandese, JD van der Waals (1837-1923). L'equazione di statu di van der Waals hè in realtà l'equazione di statu di un gas, simile à equazione di statu di gas idealeA diffarenza hè chì l'equazione di u gasu ideale ùn pò micca furnisce risultati precisi se a pressione è a densità di u gasu reale sò abbastanza grande. Intantu, l'equazione di statu di van der Waals pò furnisce risultati più precisi.
Questa equazione hè nata da Van der Waals, chì hà ricunnisciutu i limiti di l'equazione di statu di u gasu ideale. Waals hà mudificatu l'equazione di statu di u gasu ideale aghjunghjendu parechji fattori chì influenzanu u statu di un gasu reale quandu a pressione è a densità di u gasu reale sò abbastanza alte.
Quandu a pressione di u gasu aumenta, a temperatura è a densità di u gasu aumentanu, mentre chì u vulume di u gasu diminuisce.
A pressione di u gas hè inversamente proporzionale à u vulume. Sè a pressione di u gas aumenta, u vulume diminuisce. À u cuntrariu, sè u vulume di u gas diminuisce, a pressione di u gas aumenta. Quandu u vulume di u gas diminuisce, a densità di u gas aumenta (densità = densità = massa / vulume). Si pò dì chì a pressione hè direttamente proporzionale à a densità. Sè a pressione di u gas hè alta, allora a densità di u gas hè ancu alta. À u cuntrariu, sè a pressione di u gas hè bassa, allora a densità di u gas hè ancu bassa. A pressione di u gas hè ancu direttamente proporzionale à a temperatura. Sè a pressione di u gas aumenta, a temperatura di u gas aumenta. Pudemu cunclude chì sè a pressione di u gas aumenta, a temperatura è a densità di u gas aumentanu, mentre chì u vulume di u gas diminuisce.
Quandu u vulume di un gasu diminuisce, a distanza trà e molecule si avvicina. Quandu a distanza trà e molecule si avvicina, e molecule s'attraenu. Hè simile à quandu un pezzu di ferru hè avvicinatu à un magnetu. Sè a distanza trà u magnetu è u ferru hè abbastanza luntana, u magnetu ùn pò micca attirà u ferru. Ma sè a distanza trà u magnetu è u ferru hè vicina, u ferru hè subitu tiratu più vicinu. Quandu e molecule stanu per scontrà si, l'elettroni à l'esternu di e molecule si respinghjenu (repulsione elettrica). Di cunsiguenza, e molecule ùn ponu micca attaccà si. Da sta breve spiegazione, si pò dì chì a forza attrattiva trà e molecule influenza ancu a cundizione di u gasu.
Quandu a pressione di u gasu hè abbastanza grande è u vulume di u gasu diventa chjucu, a distanza trà e molecule si avvicina. In questu casu, e molecule riempienu guasi tuttu u vulume di u gasu. Perchè e molecule anu ancu una dimensione (diametru atomicu = 10-10 m) tandu ci vole ancu à tene contu di u vulume di ste molecule.
Equazione di statu
Van der Waals hà derivatu una equazione di statu, tenendu contu di u vulume di e molecule è di l'interazzione chì si verificanu trà e molecule. L'equazione derivata da Van der Waals hè una mudificazione di l'equazione di statu di u gasu ideale PV = nRT.
infurmazione:
P = Pressione di u gasu (N/m2 = Pa)
V = Volume di gas (m3)
R = Custante universale di i gasi (R = 8,315 J/mol.K = 8315 kJ/kmol.K)
T = Temperatura (K)
a = Custante empirica (u so valore dipende da a forza attrattiva trà e molecule di gas)
b = costante empirica (rapprisenta u vulume di una mole di molecule di gas)
n = Numeru di moli (mol)
bn = Volume tutale di e molecule di gasu
E custanti a è b sò ottenute sperimentalmente. I valori di e custanti a è b dipendenu da u tipu di gasu.
n2 /V2 = u rapportu trà u quadratu di u numeru di moli (n) è u quadratu di u vulume di gasu (V). U valore di n2 /V2 dipende da a pressione è a densità di u gasu. Sè a pressione di u gasu (P) hè grande, tandu u vulume di gasu (V) hè chjucu. Più chjucu hè V, più grande hè n2 /V2 Quandu u vulume di gas hè chjucu (n2 /V2 grande) tandu a distanza trà e molecule si avvicina. Più vicina hè a distanza trà e molecule, più grande hè a pussibilità d'interazzione trà e molecule (collisione, attrazione reciproca). Dunque n2 /V2 hè direttamente proporzionale à a costante a (paragunate cù l'equazione di van der Waals, latu sinistro). Più grande hè u valore di n2 /V2, più grande hè a forza attrattiva trà e molecule (a). À u cuntrariu, se a pressione di u gasu (P) hè chjuca, u vulume di gasu (V) serà grande. Più grande hè V, più chjucu hè n2 /V2 U n più chjucu2 /V2 , a forza attrattiva trà e molecule diventa ancu più chjuca.
(V – bn) = A diffarenza trà u vulume di gasu è u vulume tutale di e molecule di gasu. A custante b indica u vulume di una mole di molecule di gasu. n = numeru di moli. U pruduttu di b è n (bn) = u vulume tutale di e molecule di gasu. Sè a pressione di u gasu (P) hè più grande, u vulume di gasu (V) hè più chjucu.
Più chjucu hè V, più chjucu hè (V – bn). Questu significa chì a distanza trà e molecule hè più vicina è benintesa a forza attrattiva trà e molecule hè più grande. À u cuntrariu, se a pressione di u gas hè più bassa, u vulume di gas hè più grande. Più grande hè u vulume di gas, più grande hè (V – bn). Più grande hè (V – bn), più chjuca hè a forza attrattiva trà e molecule di gas.
Pudemu dì chì l'equazione di statu di van der Waals descrive u statu di un gas reale più precisamente chè l'equazione di u gas ideale. Quandu a pressione è a densità di u gas sò abbastanza grande, l'equazione di van der Waals dà risultati più precisi. Se a pressione di u gas ùn hè micca troppu grande, allora (un2 /V2) è (V-bn) ponu esse trascurati, dunque l'equazione di statu di Van der Waals cambia in l'equazione di statu di u gasu ideale.
