ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ ਇੱਕ ਡੱਚ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨੀ, ਜੇਡੀ ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ (1837-1923) ਦਾ ਨਾਮ ਹੈ। ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ ਸਮੀਕਰਨ ਆਫ਼ ਸਟੇਟ ਇੱਕ ਗੈਸ ਦੀ ਸਥਿਤੀ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਗੈਸ ਦੀ ਸਥਿਤੀ ਦੇ ਸਮੀਕਰਨ ਦੇ ਸਮਾਨ ਹੈ। ਫਰਕ ਇਹ ਹੈ ਕਿ, ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਗੈਸ ਦੀ ਸਥਿਤੀ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ ਸਹੀ ਨਤੀਜੇ ਨਹੀਂ ਦੇ ਸਕਦਾ ਜੇਕਰ ਅਸਲ ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ ਅਤੇ ਘਣਤਾ ਕਾਫ਼ੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੋਵੇ। ਜਦੋਂ ਕਿ ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ ਸਮੀਕਰਨ ਆਫ਼ ਸਟੇਟ ਵਧੇਰੇ ਸਹੀ ਨਤੀਜੇ ਪੈਦਾ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ।
ਇਸ ਸਮੀਕਰਨ ਦੀ ਹੋਂਦ ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ ਤੋਂ ਉਤਪੰਨ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਜਿਸਨੇ ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਅਵਸਥਾ ਦੇ ਸਮੀਕਰਨ ਦੀਆਂ ਸੀਮਾਵਾਂ ਨੂੰ ਮਹਿਸੂਸ ਕੀਤਾ। ਵਾਲਸ, ਆਦਰਸ਼ ਗੈਸ ਦੀ ਅਵਸਥਾ ਦੇ ਸਮੀਕਰਨ ਨੂੰ ਸੋਧੋ, ਕਈ ਕਾਰਕਾਂ ਨੂੰ ਜੋੜ ਕੇ ਜੋ ਅਸਲ ਗੈਸ ਸਥਿਤੀ ਨੂੰ ਵੀ ਪ੍ਰਭਾਵਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਜਦੋਂ ਅਸਲ ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ ਅਤੇ ਘਣਤਾ ਵੱਡੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ ਆਇਤਨ ਦੇ ਉਲਟ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ ਵਧਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਗੈਸ ਦਾ ਆਕਾਰ ਘੱਟ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸਦੇ ਉਲਟ, ਜੇਕਰ ਗੈਸ ਦਾ ਆਕਾਰ ਘੱਟ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ ਵਧਦਾ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਗੈਸ ਦਾ ਆਕਾਰ ਘੱਟ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਗੈਸ ਦੀ ਘਣਤਾ ਵਧਦੀ ਹੈ (ਘਣਤਾ = ਪੁੰਜ / ਆਇਤਨ)। ਇਹ ਕਿਹਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਕਿ ਦਬਾਅ ਘਣਤਾ ਦੇ ਸਿੱਧੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ ਵੱਡਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਗੈਸ ਦੀ ਘਣਤਾ ਵੀ ਵੱਡੀ ਹੈ। ਇਸਦੇ ਉਲਟ, ਜੇਕਰ ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ ਛੋਟਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਗੈਸ ਦੀ ਘਣਤਾ ਵੀ ਛੋਟੀ ਹੈ। ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ ਵੀ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਸਿੱਧੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ ਵਧਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਗੈਸ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਵਧਦਾ ਹੈ। ਅਸੀਂ ਇਹ ਸਿੱਟਾ ਕੱਢ ਸਕਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਜੇਕਰ ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ ਵਧਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਗੈਸ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਅਤੇ ਘਣਤਾ ਘੱਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਗੈਸ ਦਾ ਆਕਾਰ ਘੱਟ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
ਜਦੋਂ ਗੈਸ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਘੱਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਦੂਰੀ ਨੇੜੇ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਦੂਰੀ ਨੇੜੇ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਅਣੂ ਇੱਕ ਦੂਜੇ ਨੂੰ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਹੈ ਜਿਵੇਂ ਜਦੋਂ ਲੋਹੇ ਦੇ ਟੁਕੜੇ ਨੂੰ ਚੁੰਬਕ ਦੇ ਨੇੜੇ ਲਿਆਂਦਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਚੁੰਬਕ ਅਤੇ ਲੋਹੇ ਵਿਚਕਾਰ ਦੂਰੀ ਕਾਫ਼ੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਚੁੰਬਕ ਲੋਹੇ ਨੂੰ ਨਹੀਂ ਖਿੱਚ ਸਕਦਾ। ਪਰ ਜੇਕਰ ਚੁੰਬਕ ਅਤੇ ਲੋਹੇ ਵਿਚਕਾਰ ਦੂਰੀ ਨੇੜੇ ਹੈ, ਤਾਂ ਲੋਹਾ ਨੇੜੇ ਖਿੱਚਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਅਣੂ ਟਕਰਾਉਣ ਵਾਲੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ ਅਣੂ ਦੇ ਬਾਹਰਲੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਇੱਕ ਦੂਜੇ ਨੂੰ ਦੂਰ ਕਰਦੇ ਹਨ (ਬਿਜਲੀ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ)। ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ, ਅਣੂ ਇਕੱਠੇ ਨਹੀਂ ਚਿਪਕ ਸਕਦੇ। ਇਸ ਸੰਖੇਪ ਵਰਣਨ ਤੋਂ, ਇਹ ਕਿਹਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਕਿ ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਖਿੱਚਣ ਦੀ ਸ਼ਕਤੀ ਗੈਸ ਸਥਿਤੀ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਤ ਕਰਦੀ ਹੈ।
ਜਦੋਂ ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ ਕਾਫ਼ੀ ਵੱਡਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਗੈਸ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਛੋਟੀ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਦੂਰੀ ਨੇੜੇ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਕਿਉਂਕਿ ਅਣੂਆਂ ਦਾ ਵੀ ਇੱਕ ਆਕਾਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ (ਪਰਮਾਣੂ ਵਿਆਸ = 10 -10 ਮੀਟਰ), ਇਸ ਲਈ ਸਾਨੂੰ ਇਹਨਾਂ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਆਇਤਨ 'ਤੇ ਵੀ ਵਿਚਾਰ ਕਰਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ।
ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਹੋਣ ਵਾਲੇ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਆਇਤਨ ਅਤੇ ਪਰਸਪਰ ਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਧਿਆਨ ਵਿੱਚ ਰੱਖਦੇ ਹੋਏ, ਅਵਸਥਾ ਦੇ ਸਮੀਕਰਨ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਸਮੀਕਰਨ ਆਦਰਸ਼ ਗੈਸ ਅਵਸਥਾ ਸਮੀਕਰਨ PV = n R T ਦੇ ਸੋਧ ਦਾ ਨਤੀਜਾ ਹੈ। ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ ਅਵਸਥਾ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ:
ਪੀ = ਗੈਸ ਪ੍ਰੈਸ਼ਰ (ਐਨ / ਮੀਟਰ 2 = ਪਾ)
V = ਗੈਸ ਆਇਤਨ (m 3 )
R = ਯੂਨੀਵਰਸਲ ਗੈਸ ਸਥਿਰਾਂਕ (R = 8.315 J / mol. K = 8315 kJ / kmol. K)
ਟੀ = ਤਾਪਮਾਨ (ਕੇ)
a = ਅਨੁਭਵੀ ਸਥਿਰਾਂਕ (ਮੁੱਲ ਗੈਸ ਦੇ ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਖਿੱਚ ਬਲ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ)
b = ਅਨੁਭਵੀ ਸਥਿਰਾਂਕ (ਗੈਸ ਦੇ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਇੱਕ ਮੋਲ ਦੇ ਆਇਤਨ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ)
n = ਮੋਲਾਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ (ਮੋਲ)
bn = ਗੈਸ ਦੇ ਅਣੂਆਂ ਦਾ ਕੁੱਲ ਆਇਤਨ
ਸਥਿਰਾਂਕ a ਅਤੇ b ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਰਾਹੀਂ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਸਥਿਰ ਮੁੱਲ a ਅਤੇ b ਗੈਸ ਦੀ ਕਿਸਮ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੇ ਹਨ।
n2 / ਵੀ2 = ਗੈਸ ਦੇ ਆਇਤਨ (V) ਦੇ ਵਰਗ ਨਾਲ ਮੋਲ (n) ਦੀ ਸੰਖਿਆ ਦਾ ਚਤੁਰਭੁਜ ਅਨੁਪਾਤ। n ਦਾ ਮੁੱਲ2 / ਵੀ2 ਗੈਸ ਦੇ ਦਬਾਅ ਅਤੇ ਘਣਤਾ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ (P) ਵੱਡਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਗੈਸ (V) ਦਾ ਆਇਤਨ ਛੋਟਾ ਹੈ। V ਜਿੰਨਾ ਛੋਟਾ ਹੋਵੇਗਾ, ਓਨਾ ਹੀ ਵੱਡਾ n ਹੋਵੇਗਾ।2 / ਵੀ2. ਜਦੋਂ ਗੈਸ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਘੱਟ ਹੁੰਦੀ ਹੈ (n2 / ਵੀ2 ਵੱਡਾ ਹੈ) ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਦੂਰੀ ਓਨੀ ਹੀ ਨੇੜੇ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਦੂਰੀ ਜਿੰਨੀ ਨੇੜੇ ਹੋਵੇਗੀ, ਇਨ੍ਹਾਂ ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਪਰਸਪਰ ਪ੍ਰਭਾਵ ਓਨਾ ਹੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੋਵੇਗਾ (ਟੱਕਰਨਾ, ਇਕੱਠੇ ਖਿੱਚਣਾ)। ਇਸ ਲਈ, n2 / ਵੀ2 ਇੱਕ ਸਥਿਰਾਂਕ ਦੇ ਸਿੱਧੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ (ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ ਸਮੀਕਰਨ ਨਾਲ ਤੁਲਨਾ ਕਰੋ)। n ਦਾ ਮੁੱਲ ਜਿੰਨਾ ਵੱਡਾ ਹੋਵੇਗਾ2 / ਵੀ2, ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਖਿੱਚ ਓਨੀ ਹੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੋਵੇਗੀ (a)।
ਇਸ ਦੇ ਉਲਟ, ਜੇਕਰ ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ (P) ਛੋਟਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਗੈਸ (V) ਦਾ ਆਇਤਨ ਵੱਡਾ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜਿੰਨਾ ਜ਼ਿਆਦਾ ਪ੍ਰਮੁੱਖ V ਹੋਵੇਗਾ, ਓਨਾ ਹੀ ਛੋਟਾ n ਹੋਵੇਗਾ।2 / ਵੀ2. ਜਿੰਨਾ ਘੱਟ n2 / ਵੀ2, ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਆਕਰਸ਼ਕ ਬਲ ਓਨਾ ਹੀ ਘੱਟ ਹੋਵੇਗਾ।
(V – bn) = ਗੈਸ ਦੇ ਆਇਤਨ ਅਤੇ ਗੈਸ ਦੇ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਕੁੱਲ ਆਇਤਨ ਵਿੱਚ ਅੰਤਰ। ਸਥਿਰਾਂਕ b ਗੈਸ ਦੇ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਇੱਕ ਮੋਲ ਦੇ ਆਇਤਨ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। n = ਮੋਲ ਦੀ ਗਿਣਤੀ। b ਅਤੇ n (bn) ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਸਮੇਂ ਦਾ ਗੁਣਨਫਲ = ਗੈਸ ਦੇ ਅਣੂਆਂ ਦਾ ਕੁੱਲ ਆਇਤਨ। ਜੇਕਰ ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ (P) ਵਧੇਰੇ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਗੈਸ ਦਾ ਆਇਤਨ (V) ਛੋਟਾ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
ਜਿੰਨਾ ਛੋਟਾ V, ਓਨਾ ਹੀ ਛੋਟਾ (V – bn)। ਇਸਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਦੂਰੀ ਵਧਦੀ ਹੈ ਅਤੇ, ਬੇਸ਼ੱਕ, ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਖਿੱਚ ਵਧਦੀ ਹੈ। ਇਸਦੇ ਉਲਟ, ਜੇਕਰ ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ ਛੋਟਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਗੈਸ ਦਾ ਆਇਤਨ ਵੱਡਾ ਹੁੰਦਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਗੈਸ ਦਾ ਆਇਤਨ ਜਿੰਨਾ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਓਨਾ ਹੀ ਉੱਚਾ (V – bn)। ਜਿੰਨਾ ਵੱਡਾ (V – bn), ਗੈਸ ਦੇ ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਖਿੱਚ ਓਨੀ ਹੀ ਘੱਟ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
ਅਸੀਂ ਕਹਿ ਸਕਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ ਅਵਸਥਾ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ ਅਸਲ ਗੈਸ ਅਵਸਥਾ ਨੂੰ ਆਦਰਸ਼ ਗੈਸ ਸਮੀਕਰਨ ਨਾਲੋਂ ਵਧੇਰੇ ਸਹੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਦਬਾਅ ਅਤੇ ਗੈਸ ਘਣਤਾ ਕਾਫ਼ੀ ਵੱਡੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ ਸਮੀਕਰਨ ਵਧੇਰੇ ਸਹੀ ਨਤੀਜੇ ਦਿੰਦਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਗੈਸ ਦਬਾਅ ਬਹੁਤ ਵੱਡਾ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਤਾਂ (a 2 / V 2 ) ਅਤੇ (V-bn) ਨੂੰ ਨਜ਼ਰਅੰਦਾਜ਼ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਜੋ ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ ਅਵਸਥਾ ਸਮੀਕਰਨ ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਗੈਸ ਅਵਸਥਾ ਸਮੀਕਰਨ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਜਾਵੇ।
