Van der Walls yw enw ffisegydd o'r Iseldiroedd, JD van der Waals (1837-1923). Hafaliad cyflwr nwy yw Hafaliad Cyflwr Van der Waals, sy'n debyg i hafaliad cyflwr nwy delfrydol. Y gwahaniaeth yw, ni all hafaliad cyflwr nwy delfrydol ddarparu canlyniadau cywir os yw pwysau a dwysedd nwy go iawn yn ddigon mawr. Tra gall Hafaliad Cyflwr Van der Waals gynhyrchu canlyniadau mwy cywir.
Mae bodolaeth yr hafaliad hwn yn tarddu o Van der Waals, a sylweddolodd gyfyngiadau hafaliad cyflwr delfrydol. Mae Waals yn addasu hafaliad cyflwr y nwy delfrydol, trwy ychwanegu sawl ffactor sydd hefyd yn dylanwadu ar gyflwr y nwy go iawn, pan fo pwysau a dwysedd y nwy go iawn yn fawr.
Mae pwysedd nwy yn gymesur wrthdro â chyfaint. Os yw pwysedd y nwy yn cynyddu, mae cyfaint y nwy yn lleihau. I'r gwrthwyneb, os yw cyfaint y nwy yn lleihau, mae pwysedd y nwy yn cynyddu. Pan fydd cyfaint y nwy yn lleihau, mae dwysedd y nwy yn cynyddu (dwysedd = màs / cyfaint). Gellir dweud bod y pwysau mewn cyfrannedd uniongyrchol â dwysedd. Os yw pwysedd y nwy yn fawr, mae dwysedd y nwy hefyd yn fawr. I'r gwrthwyneb, os yw pwysedd y nwy yn fach, mae dwysedd y nwy hefyd yn fach. Mae pwysedd nwy hefyd mewn cyfrannedd uniongyrchol â thymheredd. Os yw pwysedd nwy yn cynyddu, mae tymheredd y nwy yn cynyddu. Gallwn ddod i'r casgliad, os yw pwysedd y nwy yn cynyddu, bod tymheredd a dwysedd y nwy yn lleihau.
Pan fydd cyfaint y nwy yn lleihau, mae'r pellter rhwng moleciwlau'n dod yn agosach. Pan fydd y pellter rhwng moleciwlau'n dod yn agosach, mae'r moleciwlau'n denu ei gilydd. Mae fel pan fydd darn o haearn yn cael ei ddod yn agos at fagnet. Os yw'r pellter rhwng y magnet a'r haearn yn ddigon pell, ni all y magnet dynnu haearn. Ond os yw'r pellter rhwng y magnet a'r haearn yn agos, mae'r haearn yn cael ei dynnu'n agosach. Pan fydd y moleciwlau ar fin gwrthdaro, mae'r electronau ar du allan y moleciwl yn gwrthyrru ei gilydd (gwrthyrru trydanol). O ganlyniad, ni all moleciwlau lynu at ei gilydd. O'r disgrifiad byr hwn, gellir dweud bod y grym tynnu rhwng moleciwlau'n dylanwadu ar gyflwr y nwy.
Pan fydd pwysedd y nwy yn ddigon mawr, a chyfaint y nwy yn mynd yn fach, mae'r pellter rhwng moleciwlau'n mynd yn agosach. Gan fod gan foleciwlau faint hefyd (diamedr atomig = 10 -10 m), yna mae angen i ni ystyried cyfaint y moleciwlau hyn hefyd.
Mae Van der Waals yn lleihau hafaliad cyflwr, gan ystyried y gyfaint moleciwlaidd a'r rhyngweithiadau sy'n digwydd rhwng moleciwlau. Mae'r hafaliad a ddeilliwyd gan Van der Waals yn ganlyniad i addasu hafaliad cyflwr y nwy delfrydol PV = n R T. Hafaliad Cyflwr Van der Waals:
P = pwysedd nwy (N / m² = Pa)
V = cyfaint nwy ( m³ )
R = cysonyn nwy cyffredinol (R = 8.315 J / mol. K = 8315 kJ / kmol. K)
T = tymheredd (K)
a = cysonyn empirig (mae'r gwerth yn dibynnu ar y grym atyniad rhwng y moleciwlau nwy)
b = cysonyn empirig (yn cynrychioli cyfaint un mol o foleciwlau nwy)
n = Nifer y molau (mol)
bn = cyfanswm cyfaint moleciwlau nwy
Ceir y cysonion a a b trwy arbrofion. Mae'r gwerthoedd cysonion a a b yn dibynnu ar y math o nwy.
n2 / V.2 = y gymhareb cwadratig o nifer y molau (n) â sgwâr cyfaint y nwy (V). Gwerth n2 / V.2 yn dibynnu ar bwysedd a dwysedd y nwy. Os yw pwysedd y nwy (P) yn fawr, yna mae cyfaint y nwy (V) yn fach. Po leiaf yw V, y mwyaf yw n2 / V.2Pan fo cyfaint y nwy yn fach (n2 / V.2 (os yw'n fawr) mae'r pellter rhwng moleciwlau yn agosach. Po agosaf yw'r pellter rhwng moleciwlau, y mwyaf yw'r rhyngweithiadau rhwng y moleciwlau hyn (gwrthdaro, tynnu at ei gilydd). Felly, n2 / V.2 yn gymesur yn uniongyrchol â chysonyn (cymharer â hafaliad van der Waals). Po fwyaf yw gwerth n2 / V.2, y mwyaf yw'r atyniad rhwng moleciwlau (a).
I'r gwrthwyneb, os yw pwysedd y nwy (P) yn fach, yna mae cyfaint y nwy (V) yn mynd yn fwy. Po fwyaf amlwg yw V, y lleiaf yw n2 / V.2Po isaf yw'r n2 / V.2, y lleiaf yw'r grym deniadol rhwng y moleciwlau.
(V – bn) = Gwahaniaeth rhwng cyfaint y nwy a chyfanswm cyfaint y moleciwlau nwy. Mae'r cysonyn b yn cynrychioli cyfaint un mol o foleciwlau nwy. n = nifer y molau. Cynnyrch yr amser rhwng b ac n (bn) = cyfanswm cyfaint y moleciwlau nwy. Os yw pwysedd y nwy (P) yn mynd yn fwy arwyddocaol, yna mae cyfaint y nwy (V) yn mynd yn llai.
Po leiaf yw V, y lleiaf yw (V – bn). Mae hyn yn golygu bod y pellter rhwng moleciwlau yn cynyddu ac, wrth gwrs, mae'r atyniad rhwng moleciwlau yn cynyddu. I'r gwrthwyneb, os yw pwysedd y nwy yn mynd yn llai, mae cyfaint y nwy yn mynd yn fwy. Po arwyddocaol yw cyfaint y nwy, yr uchaf yw (V – bn). Po fwyaf yw (V – bn), y lleiaf yw'r atyniad rhwng y moleciwlau nwy.
Gallwn ddweud bod hafaliad cyflwr van der Waals yn disgrifio cyflwr y nwy go iawn yn fwy cywir na hafaliad y nwy delfrydol. Pan fydd y pwysau a dwysedd y nwy yn ddigon mawr, mae hafaliad van der Waals yn rhoi canlyniadau mwy cywir. Os nad yw pwysau'r nwy yn rhy fawr, yna gellir anwybyddu (an 2 / V 2 ) a (V-bn), fel bod hafaliad cyflwr Van der Waals yn newid i hafaliad cyflwr nwy delfrydol.
