ファンデルワールスは、オランダの物理学者J.D.ファンデルワールス（1837-1923）の名前です。ファンデルワールス状態方程式は、理想気体の状態方程式に似た気体の状態方程式です。違いは、理想気体の状態方程式は、実際の気体の圧力と密度が十分に大きい場合、正確な結果を提供できないのに対し、ファンデルワールス状態方程式はより正確な結果を提供できる点です。
この方程式の存在は、理想気体の状態方程式の限界を認識したファン・デル・ワールスに由来する。ワールスは、実在気体の圧力と密度が大きい場合に実在気体の状態にも影響を与えるいくつかの要因を追加することで、理想気体の状態方程式を修正した。
気体の圧力は体積に反比例します。気体の圧力が上昇すると、体積は減少します。逆に、体積が減少すると、圧力は上昇します。体積が減少すると、密度は増加します（密度＝質量／体積）。圧力は密度に正比例すると言えます。圧力が大きいほど、密度も大きくなります。逆に、圧力が小さいほど、密度も小さくなります。気体の圧力は温度にも正比例します。圧力が上昇すると、温度も上昇します。したがって、圧力が上昇すると、気体の温度と密度は上昇し、体積は減少すると結論付けられます。
気体の体積が減少すると、分子間の距離が縮まります。分子間の距離が縮まると、分子同士が引き合います。これは、鉄片を磁石に近づけるのと似ています。磁石と鉄片の距離が十分に離れていれば、磁石は鉄片を引き付けることができません。しかし、距離が近ければ、鉄片は磁石に引き寄せられます。分子が衝突しそうになると、分子の外側の電子同士が反発し合います（電気的反発）。その結果、分子同士がくっつくことはありません。この簡単な説明から、分子間の引力が気体の状態に影響を与えることがわかります。
ガス圧が十分に高くなり、ガスの体積が小さくなると、分子間の距離が近くなります。分子にも大きさ（原子直径＝10⁻¹⁰m）があるため、これらの分子の体積も考慮する必要があります。
ファンデルワールスは、分子の体積と分子間の相互作用を考慮して状態方程式を簡略化しました。ファンデルワールスによって導出された方程式は、理想気体の状態方程式 PV = n R T を修正した結果です。ファンデルワールスの状態方程式:
P = ガス圧 (N / m 2 = Pa)
V = ガス体積 ( m³ )
R = 普遍気体定数 (R = 8.315 J / mol. K = 8315 kJ / kmol. K)
T = 温度（K）
a = 経験定数（その値は気体分子間の引力に依存する）
b = 実験定数（1モルの気体分子の体積を表す）
n = モル数 (mol)
bn = ガス分子の総体積
定数aとbは実験によって得られる。定数aとbの値は気体の種類によって異なる。
n2 / v2 ＝モル数（n）と気体の体積（V）の二乗の比。nの値は2 / v2 ガスの圧力と密度に依存します。ガスの圧力（P）が大きい場合、ガスの体積（V）は小さくなります。Vが小さいほど、nは大きくなります。2 / v2ガスの体積が小さい場合（n2 / v2 nが大きいほど、分子間の距離は近くなります。分子間の距離が近いほど、これらの分子間の相互作用（衝突、引き寄せ）は大きくなります。したがって、nは分子間の距離が近くなるほど、分子間の距離は小さくなります。2 / v2 定数に正比例する（ファンデルワールス方程式と比較）。nの値が大きいほど2 / v2分子間の引力が大きいほど（a）。
逆に、ガス圧（P）が小さい場合、ガスの体積（V）は大きくなります。Vが大きくなるほど、nは小さくなります。2 / v2nの値が低いほど2 / v2分子間の引力は小さくなる。
(V – bn) = 気体の体積と気体分子の総体積との差。定数 b は気体分子 1 モルの体積を表します。n はモル数です。b と n の間の時間の積 (bn) は気体分子の総体積です。気体圧力 (P) が大きくなると、気体の体積 (V) は小さくなります。
Vが小さいほど、(V – bn)も小さくなります。これは、分子間の距離が大きくなり、当然ながら分子間の引力が強くなることを意味します。逆に、ガス圧が小さくなると、ガスの体積は大きくなります。ガスの体積が大きいほど、(V – bn)は大きくなります。(V – bn)が大きいほど、ガス分子間の引力は小さくなります。
ファンデルワールス状態の式は、理想気体の状態方程式よりも実在気体の状態をより正確に記述していると言えます。圧力と気体密度が十分に大きい場合、ファンデルワールス状態方程式はより正確な結果を与えます。気体圧力がそれほど大きくない場合は、（an 2 / V 2）と（V-bn）を無視できるため、ファンデルワールス状態方程式は理想気体状態方程式に変わります。
