Van der Walls JD van der Waals (1837-1923) fisikari herbeheretarraren izena da. Van der Waalsen egoera-ekuazioa gas baten egoera-ekuazio bat da, gas ideal baten egoera-ekuazioaren antzekoa. Aldea da gas ideal baten egoera-ekuazioak ezin dituela emaitza zehatzak eman benetako gasaren presioa eta dentsitatea nahikoa handiak badira. Van der Waalsen egoera-ekuazioak, berriz, emaitza zehatzagoak eman ditzake.
Ekuazio honen existentzia Van der Waals-engandik dator, egoera ideal baten ekuazioaren mugak konturatu baitziren. Waals-ek gas idealaren egoera-ekuazioa aldatzen du, gasaren benetako egoeran eragina duten hainbat faktore gehituz, gasaren presioa eta dentsitatea handiak direnean.
Gasaren presioa alderantziz proportzionala da bolumenarekiko. Gasaren presioa handitzen bada, gasaren bolumena gutxitzen da. Alderantziz, gasaren bolumena gutxitzen bada, gasaren presioa handitzen da. Gasaren bolumena gutxitzen denean, gasaren dentsitatea handitzen da (dentsitatea = masa / bolumena). Esan daiteke presioa zuzenean proportzionala dela dentsitatearekiko. Gasaren presioa handia bada, gasaren dentsitatea ere handia da. Alderantziz, gasaren presioa txikia bada, gasaren dentsitatea ere txikia da. Gasaren presioa ere zuzenean proportzionala da tenperaturarekiko. Gasaren presioa handitzen bada, gasaren tenperatura handitzen da. Ondorioztatu dezakegu gasaren presioa handitzen bada, tenperatura eta gasaren dentsitatea handitzen direla, gasaren bolumena gutxitzen den bitartean.
Gasaren bolumena txikitzen denean, molekulen arteko distantzia hurbiltzen da. Molekulen arteko distantzia hurbiltzen denean, molekulak elkar erakartzen dute. Burdin zati bat iman batera hurbiltzen denean bezala da. Imanaren eta burdinaren arteko distantzia nahikoa handia bada, imanak ezin du burdina erakarri. Baina imanaren eta burdinaren arteko distantzia txikia bada, burdina hurbilago erakartzen da. Molekulak talka egitear daudenean, molekularen kanpoaldean dauden elektroiek elkar uxatzen dute (aldaera elektrikoa). Ondorioz, molekulak ezin dira elkarri itsatsi. Deskribapen labur honetatik, esan daiteke molekulen arteko erakarpen-indarrak gasaren egoeran eragina duela.
Gasaren presioa nahikoa handia denean eta gasaren bolumena txikitzen denean, molekulen arteko distantzia txikiagoa da. Molekulek ere tamaina bat dutenez (diametro atomikoa = 10 -10 m), molekula hauen bolumena ere kontuan hartu behar dugu.
Van der Waals-ek egoera-ekuazio bat gutxitzen du, molekulen bolumena eta molekulen artean gertatzen diren elkarrekintzak kontuan hartuta. Van der Waals-ek eratorritako ekuazioa PV = n R T gas idealaren egoera-ekuazioaren aldaketaren emaitza da. Van der Waals-en egoera-ekuazioa:
P = gasaren presioa (N / m² = Pa)
V = gas bolumena ( m³ )
R = gas-konstante unibertsala (R = 8.315 J / mol. K = 8315 kJ / kmol. K)
T = tenperatura (K)
a = konstante enpirikoa (balioa gas molekulen arteko erakarpen indarraren araberakoa da)
b = konstante enpirikoa (gas molekula mol baten bolumena adierazten duena)
n = Mol kopurua (mol)
bn = gas molekulen bolumen osoa
a eta b konstanteak esperimentuen bidez lortzen dira. a eta b konstanteen balioak gas motaren araberakoak dira.
n2 /v2 = mol kopuruaren (n) eta gasaren bolumenaren (V) karratuaren arteko erlazio koadratikoa. n-ren balioa2 /v2 gasaren presioaren eta dentsitatearen araberakoa da. Gasaren presioa (P) handia bada, orduan gasaren bolumena (V) txikia da. Zenbat eta V txikiagoa, orduan eta handiagoa da n2 /v2Gas-bolumena txikia denean (n2 /v2 handia bada) molekulen arteko distantzia txikiagoa da. Molekulen arteko distantzia zenbat eta txikiagoa izan, orduan eta handiagoak dira molekula hauen arteko elkarrekintzak (talka, elkar eragitea). Beraz, n2 /v2 konstante batekin zuzenean proportzionala da (konparatu van der Waals-en ekuazioarekin). Zenbat eta handiagoa izan n-ren balioa2 /v2, orduan eta handiagoa da molekulen arteko erakarpena (a).
Alderantziz, gasaren presioa (P) txikia bada, gasaren bolumena (V) handiagoa bihurtzen da. Zenbat eta V nabarmenagoa izan, orduan eta n txikiagoa.2 /v2Zenbat eta txikiagoa izan n2 /v2, orduan eta txikiagoa da molekulen arteko erakarpen-indarra.
(V – bn) = Gas-bolumenaren eta gas molekulen bolumen osoaren arteko aldea. B konstanteak gas molekula mol baten bolumena adierazten du. n = mol kopurua. b eta n arteko denboraren biderkadura (bn) = gas molekulen bolumen osoaren. Gas-presioa (P) handiagoa bada, orduan gas-bolumena (V) txikiagoa da.
Zenbat eta V txikiagoa, orduan eta txikiagoa (V – bn). Horrek esan nahi du molekulen arteko distantzia handitzen dela eta, noski, molekulen arteko erakarpena handitzen dela. Alderantziz, gasaren presioa txikiagoa bada, gasaren bolumena handiagoa da. Zenbat eta handiagoa izan gasaren bolumena, orduan eta handiagoa (V – bn). Zenbat eta handiagoa (V – bn), orduan eta txikiagoa da gas molekulen arteko erakarpena.
Esan dezakegu van der Waals egoeraren ekuazioak gas idealaren ekuazioak baino zehatzago deskribatzen duela benetako gas egoera. Presioa eta gas dentsitatea nahikoa handiak direnean, van der Waals ekuazioak emaitza zehatzagoak ematen ditu. Gasaren presioa ez bada handiegia, orduan (an 2 / V 2 ) eta (V-bn) alde batera utzi daitezke, eta horrela Van der Waals egoeraren ekuazioa gas idealaren egoeraren ekuazio bihurtzen da.
