Van der Vālss ir nīderlandiešu fiziķa J. D. van der Vālsa (1837–1923) vārds. Van der Vālsa stāvokļa vienādojums ir gāzes stāvokļa vienādojums, kas ir līdzīgs ideālas gāzes stāvokļa vienādojumam. Atšķirība ir tāda, ka ideālas gāzes stāvokļa vienādojums nevar sniegt precīzus rezultātus, ja reālas gāzes spiediens un blīvums ir pietiekami lieli, savukārt Van der Vālsa stāvokļa vienādojums var sniegt precīzākus rezultātus.
Šī vienādojuma eksistences pamatā ir van der Vālsa darbs, kurš saprata ideālā stāvokļa vienādojuma ierobežojumus. Vālss modificēja ideālās gāzes stāvokļa vienādojumu, pievienojot vairākus faktorus, kas ietekmē arī reālo gāzes stāvokli, kad reālās gāzes spiediens un blīvums ir lieli.
Gāzes spiediens ir apgriezti proporcionāls tilpumam. Ja gāzes spiediens palielinās, gāzes tilpums samazinās. Un otrādi, ja gāzes tilpums samazinās, gāzes spiediens palielinās. Kad gāzes tilpums samazinās, gāzes blīvums palielinās (blīvums = masa / tilpums). Var teikt, ka spiediens ir tieši proporcionāls blīvumam. Ja gāzes spiediens ir liels, arī gāzes blīvums ir liels. Un otrādi, ja gāzes spiediens ir mazs, arī gāzes blīvums ir mazs. Gāzes spiediens ir arī tieši proporcionāls temperatūrai. Ja gāzes spiediens palielinās, arī gāzes temperatūra palielinās. Var secināt, ka, palielinoties gāzes spiedienam, palielinās gan temperatūra, gan gāzes blīvums, bet gāzes tilpums samazinās.
Kad gāzes tilpums samazinās, attālums starp molekulām samazinās. Kad attālums starp molekulām samazinās, molekulas pievelk viena otru. Tas ir līdzīgi kā tad, kad dzelzs gabals tiek pietuvināts magnētam. Ja attālums starp magnētu un dzelzi ir pietiekami liels, magnēts nevar pievilkt dzelzi. Bet, ja attālums starp magnētu un dzelzi ir neliels, dzelzs tiek pievilkta tuvāk. Kad molekulas gatavojas sadurties, elektroni molekulas ārpusē atgrūžas viens otru (elektriskā atgrūšanās). Tā rezultātā molekulas nevar salipt kopā. No šī īsā apraksta var teikt, ka vilkšanas spēks starp molekulām ietekmē gāzes stāvokli.
Kad gāzes spiediens ir pietiekami liels un gāzes tilpums kļūst mazs, attālums starp molekulām samazinās. Tā kā molekulām ir arī izmērs (atomu diametrs = 10⁻¹⁴¹ m ), jāņem vērā arī šo molekulu tilpums.
Van der Valsa vienādojums samazina stāvokļa vienādojumu, ņemot vērā molekulas tilpumu un mijiedarbību, kas notiek starp molekulām. Van der Valsa atvasinātais vienādojums ir ideālās gāzes stāvokļa vienādojuma PV = n R T modifikācijas rezultāts. Van der Valsa stāvokļa vienādojums:
P = gāzes spiediens (N / m² = Pa)
V = gāzes tilpums ( m³ )
R = universālā gāzes konstante (R = 8.315 J / mol·K = 8315 kJ / kmol·K)
T = temperatūra (K)
a = empīriskā konstante (vērtība ir atkarīga no pievilkšanās spēka starp gāzes molekulām)
b = empīriskā konstante (attēlo viena mola gāzes molekulu tilpumu)
n = molu skaits (mol)
bn = kopējais gāzes molekulu tilpums
Konstantes a un b iegūst eksperimentu ceļā. Konstantes a un b ir atkarīgas no gāzes veida.
n2 /v2 = molu skaita (n) kvadrātiskā attiecība pret gāzes tilpuma kvadrātu (V). n vērtība2 /v2 atkarīgs no gāzes spiediena un blīvuma. Ja gāzes spiediens (P) ir liels, tad gāzes tilpums (V) ir mazs. Jo mazāks V, jo lielāks ir n.2 /v2Kad gāzes tilpums ir mazs (n2 /v2 ir liels), attālums starp molekulām ir mazāks. Jo mazāks attālums starp molekulām, jo lielāka ir mijiedarbība starp šīm molekulām (sadursme, vilkšana kopā). Tāpēc n2 /v2 ir tieši proporcionāls konstantei (salīdziniet ar van der Valsa vienādojumu). Jo lielāka n vērtība2 /v2, jo lielāka ir molekulu savstarpējā pievilkšanās (a).
Un otrādi, ja gāzes spiediens (P) ir mazs, tad gāzes tilpums (V) kļūst liels. Jo izteiktāks V, jo mazāks n2 /v2Jo zemāks ir n.2 /v2, jo mazāks ir pievilkšanās spēks starp molekulām.
(V – bn) = Starpība starp gāzes tilpumu un kopējo gāzes molekulu tilpumu. Konstante b apzīmē viena mola gāzes molekulu tilpumu. n = molu skaits. Laika reizinājums starp b un n (bn) = kopējais gāzes molekulu tilpums. Ja gāzes spiediens (P) kļūst ievērojamāks, tad gāzes tilpums (V) samazinās.
Jo mazāks V, jo mazāks (V – bn). Tas nozīmē, ka attālums starp molekulām palielinās un, protams, palielinās pievilkšanās spēks starp molekulām. Un otrādi, ja gāzes spiediens samazinās, gāzes tilpums palielinās. Jo lielāks gāzes tilpums, jo lielāks (V – bn). Jo lielāks (V – bn), jo mazāka pievilkšanās spēks starp gāzes molekulām.
Var teikt, ka van der Valsa stāvokļa vienādojums precīzāk apraksta reālo gāzes stāvokli nekā ideālās gāzes vienādojums. Ja spiediens un gāzes blīvums ir pietiekami lieli, van der Valsa vienādojums sniedz precīzākus rezultātus. Ja gāzes spiediens nav pārāk liels, tad (an² / V² ) un (V-bn) var ignorēt, un Van der Valsa stāvokļa vienādojums mainās uz ideālās gāzes stāvokļa vienādojumu.
