Van der Waals ass den Numm vum hollännesche Physiker J.D. van der Waals (1837–1923). D'Zoustandsgläichung vum Van der Waals ass eigentlech eng Gaszoustandsgläichung, ähnlech wéi d'Idealgaszoustandsgläichung . Den Ënnerscheed ass, datt d'Idealgasgläichung keng korrekt Resultater liwwere kann, wann den Drock an d'Dicht vum richtege Gas grouss genuch sinn. D'Zoustandsgläichung vum Van der Waals kann awer méi korrekt Resultater liwweren.
Dës Equatioun huet säin Urspronk beim Van der Waals, deen d'Limiten vun der Idealgaszustandsgläichung erkannt huet. De Waals huet d'Idealgaszustandsgläichung geännert andeems hien e puer Faktoren derbäigesat huet, déi den Zoustand vun engem realen Gas beaflossen, wann den Drock an d'Dicht vum realen Gas héich genuch sinn.
Wann den Gasdrock eropgeet, klëmmt och d'Temperatur an d'Dicht vum Gas, während de Volume vum Gas ofhëlt.
Den Gasdrock ass ëmgekéiert proportional zum Volumen. Wann den Gasdrock eropgeet, hëlt de Volumen of. Ëmgekéiert, wann den Gasvolumen erofgeet, klëmmt den Gasdrock. Wann den Gasvolumen erofgeet, klëmmt d'Gasdicht (Dicht = Dicht = Mass / Volumen). Et kann een soen, datt den Drock direkt proportional zur Dicht ass. Wann den Gasdrock héich ass, dann ass d'Gasdicht och héich. Ëmgekéiert, wann den Gasdrock niddreg ass, dann ass d'Gasdicht och niddreg. Den Gasdrock ass och direkt proportional zur Temperatur. Wann den Gasdrock eropgeet, klëmmt d'Gastemperatur. Mir kënnen dovun ausgoen, datt wann den Gasdrock eropgeet, d'Gastemperatur an d'Dicht eropgoen, während den Gasvolumen erofgeet.
Wann de Volumen vun engem Gas erofgeet, gëtt den Ofstand tëscht de Molekülle méi kleng. Wann den Ofstand tëscht de Molekülle méi kleng gëtt, zéien d'Molekülle sech géigesäiteg un. Et ass ähnlech wéi wann e Stéck Eisen no bei e Magnet bruecht gëtt. Wann den Ofstand tëscht dem Magnet an dem Eisen grouss genuch ass, kann de Magnet den Eisen net unzéien. Mee wann den Ofstand tëscht dem Magnet an dem Eisen kleng ass, gëtt den Eisen direkt méi no beienee gezunn. Wann d'Molekülle kuerz virun engem Kollisiounsprozess stinn, stoussen d'Elektronen op der Äussewelt vun de Molekülle sech géigesäiteg of (elektresch Ofstoßung). Dofir kënnen d'Molekülle net méi zesummekleben. Aus dëser kuerzer Erklärung kann ee soen, datt d'Attraktivkraaft tëscht de Molekülle och den Zoustand vum Gas beaflosst.
Wann den Gasdrock héich genuch ass an de Gasvolumen kleng ass, gëtt den Ofstand tëscht de Molekülle méi kleng. An dësem Fall fëllen d'Molekülle bal dat ganzt Volumen vum Gas. Well Molekülle och eng Gréisst hunn (Atomduerchmiesser = 10⁻⁹ -10⁻¹ m ), musse mir och de Volumen vun dëse Molekülle berücksichtegen.
Zoustandsgläichung
De Van der Waals huet eng Zoustandsgläichung ofgeleet, andeems hien de Volumen vun de Molekülen an d'Interaktiounen tëscht de Molekülen berécksiichtegt huet. D'Gleichung, déi vum Van der Waals ofgeleet gouf, ass eng Modifikatioun vun der Idealgasgläichung mam Zoustand PV = nRT.
Informatiounen:
P = Gasdrock (N/m² = Pa)
V = Gasvolumen ( m³ )
R = Universal Gaskonstant (R = 8,315 J/mol.K = 8315 kJ/kmol.K)
T = Temperatur (K)
a = Empiresch Konstant (säi Wäert hänkt vun der Attraktiounskraaft tëscht Gasmolekülen of)
b = empiresch Konstant (representéiert de Volumen vun engem Mol Gasmolekülen)
n = Zuel vu Molen (mol)
bn = Gesamtvolumen vun de Gasmolekülen
D'Konstanten a a b ginn experimentell bestëmmt. D'Wäerter vun de Konstanten a a b hänken vun der Gasart of.
n² / V² = d'Verhältnes vum Quadrat vun der Unzuel vun de Molen (n) zum Quadrat vum Gasvolumen (V). De Wäert vun n² / V² hänkt vum Drock an der Dicht vum Gas of. Wann den Gasdrock (P) grouss ass, dann ass de Gasvolumen (V) kleng. Wat méi kleng V, wat méi grouss n² / V² . Wann de Gasvolumen kleng ass (n² / V² ass grouss), gëtt den Ofstand tëscht de Molekülle méi kleng. Wat méi kleng den Ofstand tëscht de Molekülle ass, wat méi grouss d'Méiglechkeet vun enger Interaktioun tëscht de Molekülle (Kollisioun, Attraktioun zueneen). Dofir ass n² / V² direkt proportional zu der Konstant a (vergläicht mat der van der Waals-Equatioun, lénks Säit). Wat méi grouss de Wäert vun n² / V² ass , wat méi grouss d'Attraktiounskraaft tëscht de Molekülle (a). Am Géigendeel, wann den Gasdrock (P) kleng ass, dann gëtt de Gasvolumen (V) méi grouss. Wat méi grouss V, wat méi kleng n² / V² . Wat méi kleng n² / V² ass , wat méi kleng ass d'Attraktiounskraaft tëscht de Molekülen.
(V – bn) = Den Ënnerscheed tëscht dem Gasvolumen an dem Gesamtvolumen vun de Gasmolekülen. D'Konstant b weist de Volumen vun engem Mol Gasmolekülen un. n = Zuel vun de Molen. D'Produkt vu b an n (bn) = de Gesamtvolumen vun de Gasmolekülen. Wann den Gasdrock (P) méi grouss ass, ass de Gasvolumen (V) méi kleng.
Wat méi kleng de V ass, wat méi kleng (V – bn). Dëst bedeit datt den Ofstand tëscht de Molekülle méi kleng ass an natierlech ass d'Attraktiounskraaft tëscht de Molekülle méi grouss. Am Géigendeel, wann den Gasdrock méi niddreg ass, ass de Gasvolumen méi grouss. Wat méi grouss de Gasvolumen, wat méi grouss (V – bn). Wat méi grouss (V – bn), wat méi kleng d'Attraktiounskraaft tëscht de Gasmolekülle ass.
Mir kënne soen, datt d'Van der Waals-Zoustandsgläichung den Zoustand vun engem reelle Gas méi genee beschreift wéi d'Idealgasgläichung. Wann den Gasdrock an d'Dicht grouss genuch sinn, gëtt d'Van der Waals-Gleichung méi genee Resultater. Wann den Gasdrock net ze grouss ass, da kënnen (an² / V² ) an (V-bn) vernoléissegt ginn, sou datt d'Van der Waals-Zoustandsgläichung an d'Idealgasgläichung iwwergeet.
