Van der Wallsas yra olandų fiziko J. D. van der Valso (1837–1923) vardas. Van der Valso būsenos lygtis yra dujų būsenos lygtis, panaši į idealiųjų dujų būsenos lygtį. Skirtumas tas, kad idealiųjų dujų būsenos lygtis negali pateikti tikslių rezultatų, jei realių dujų slėgis ir tankis yra pakankamai dideli, o Van der Valso būsenos lygtis gali duoti tikslesnius rezultatus.
Šios lygties egzistavimas kilo iš Van der Valso, kuris suprato idealios būsenos lygties apribojimus. Valsas modifikavo idealių dujų būsenos lygtį, pridėdamas keletą veiksnių, kurie taip pat turi įtakos realiai dujų būklei, kai realių dujų slėgis ir tankis yra dideli.
Dujų slėgis yra atvirkščiai proporcingas tūriui. Jei dujų slėgis didėja, dujų tūris mažėja. Ir atvirkščiai, jei dujų tūris mažėja, dujų slėgis didėja. Kai dujų tūris mažėja, dujų tankis didėja (tankis = masė / tūris). Galima teigti, kad slėgis yra tiesiogiai proporcingas tankiui. Jei dujų slėgis didelis, dujų tankis taip pat didelis. Ir atvirkščiai, jei dujų slėgis mažas, dujų tankis taip pat mažas. Dujų slėgis taip pat yra tiesiogiai proporcingas temperatūrai. Jei dujų slėgis didėja, dujų temperatūra didėja. Galime daryti išvadą, kad didėjant dujų slėgiui, dujų temperatūra ir tankis didėja, o dujų tūris mažėja.
Kai dujų tūris mažėja, atstumas tarp molekulių mažėja. Kai atstumas tarp molekulių artėja, jos traukia viena kitą. Tai panašu į tai, kai geležies gabalas priartinamas prie magneto. Jei atstumas tarp magneto ir geležies yra pakankamai didelis, magnetas negali geležies traukti. Tačiau jei atstumas tarp magneto ir geležies yra mažas, geležis traukiama arčiau. Kai molekulės ruošiasi susidurti, elektronai molekulės išorėje stumia vienas kitą (elektrinė stūma). Dėl to molekulės negali sulipti. Remiantis šiuo trumpu aprašymu, galima teigti, kad traukos jėga tarp molekulių turi įtakos dujų sąlygoms.
Kai dujų slėgis yra pakankamai didelis, o dujų tūris sumažėja, atstumas tarp molekulių sumažėja. Kadangi molekulės taip pat turi dydį (atominis skersmuo = 10⁻⁶⁵⁵ m ), turime atsižvelgti ir į šių molekulių tūrį.
Van der Valso lygtis mažina būsenos lygtį, atsižvelgiant į molekulės tūrį ir tarp molekulių vykstančias sąveikas. Van der Valso lygtis yra idealiųjų dujų būsenos lygties PV = n R T modifikacijos rezultatas. Van der Valso būsenos lygtis:
P = dujų slėgis (N / m² = Pa)
V = dujų tūris ( m³ )
R = universali dujų konstanta (R = 8.315 J / mol. K = 8315 kJ / kmol. K)
T = temperatūra (K)
a = empirinė konstanta (vertė priklauso nuo traukos jėgos tarp dujų molekulių)
b = empirinė konstanta (vaizduojanti vieno molio dujų molekulių tūrį)
n = molių skaičius (mol)
bn = bendras dujų molekulių tūris
Konstantos a ir b gaunamos eksperimentų metu. Konstantos vertės a ir b priklauso nuo dujų rūšies.
n2 /v2 = kvadratinis molių skaičiaus (n) ir dujų tūrio kvadrato (V) santykis. n vertė2 /v2 priklauso nuo dujų slėgio ir tankio. Jei dujų slėgis (P) yra didelis, tai dujų tūris (V) yra mažas. Kuo mažesnis V, tuo didesnis n.2 /v2Kai dujų tūris mažas (n2 /v2 yra didelis), atstumas tarp molekulių yra mažesnis. Kuo mažesnis atstumas tarp molekulių, tuo didesnė šių molekulių sąveika (susidūrimas, trauka viena prie kitos). Todėl n2 /v2 yra tiesiogiai proporcingas konstantai (palyginkite su van der Valso lygtimi). Kuo didesnė n reikšmė, tuo2 /v2, tuo didesnė trauka tarp molekulių (a).
Ir atvirkščiai, jei dujų slėgis (P) yra mažas, dujų tūris (V) tampa didelis. Kuo didesnis V, tuo mažesnis n2 /v2Kuo mažesnis n2 /v2, tuo mažesnė traukos jėga tarp molekulių.
(V – bn) = Skirtumas tarp dujų tūrio ir bendro dujų molekulių tūrio. Konstanta b žymi vieno molio dujų molekulių tūrį. n = molių skaičius. Laiko tarp b ir n sandauga (bn) = bendras dujų molekulių tūris. Jei dujų slėgis (P) tampa didesnis, dujų tūris (V) tampa mažesnis.
Kuo mažesnis V, tuo mažesnis (V – bn). Tai reiškia, kad atstumas tarp molekulių didėja ir, žinoma, didėja trauka tarp molekulių. Ir atvirkščiai, kuo mažesnis dujų slėgis, tuo didesnis dujų tūris. Kuo reikšmingesnis dujų tūris, tuo didesnis (V – bn). Kuo didesnis (V – bn), tuo mažesnė trauka tarp dujų molekulių.
Galime teigti, kad van der Valso būsenos lygtis tiksliau apibūdina tikrąją dujų būseną nei idealiųjų dujų lygtis. Kai slėgis ir dujų tankis yra pakankamai dideli, van der Valso lygtis duoda tikslesnius rezultatus. Jei dujų slėgis nėra per didelis, tuomet (an² / V² ) ir (V-bn) galima ignoruoti, todėl Van der Valso būsenos lygtis pasikeičia į idealiųjų dujų būsenos lygtį.
