Ван дер Валс је име холандског физичара, Ј.Д. ван дер Валса (1837–1923). Ван дер Валсова једначина стања је заправо гасна једначина стања, слична идеалној гасовој једначини стања . Разлика је у томе што идеална гасна једначина не може дати тачне резултате ако су притисак и густина стварног гаса довољно велики. Међутим, ван дер Валсова једначина стања може дати тачније резултате.
Ову једначину је донео Ван дер Валс, који је препознао ограничења једначине стања идеалног гаса. Валс је модификовао једначину стања идеалног гаса додавањем неколико фактора који утичу на стање реалног гаса када су притисак и густина реалног гаса довољно високи.
Како се притисак гаса повећава, тако се повећавају и температура и густина гаса, док се запремина гаса смањује.
Притисак гаса је обрнуто пропорционалан запремини. Ако се притисак гаса повећава, запремина се смањује. Супротно томе, ако се запремина гаса смањује, притисак гаса се повећава. Када се запремина гаса смањује, густина гаса се повећава (густина = густина = маса / запремина). Може се рећи да је притисак директно пропорционалан густини. Ако је притисак гаса висок, онда је и густина гаса висока. Супротно томе, ако је притисак гаса низак, онда је и густина гаса ниска. Притисак гаса је такође директно пропорционалан температури. Ако се притисак гаса повећава, температура гаса се повећава. Можемо закључити да ако се притисак гаса повећава, температура гаса и густина се повећавају, док се запремина гаса смањује.
Када се запремина гаса смањи, растојање између молекула се смањује. Како се растојање између молекула смањује, молекули се међусобно привлаче. Слично је као када се комад гвожђа приближи магнету. Ако је растојање између магнета и гвожђа довољно велико, магнет не може да привуче гвожђе. Али ако је растојање између магнета и гвожђа мало, гвожђе се одмах привлачи. Када су молекули пред сударањем, електрони на спољној страни молекула се међусобно одбијају (електрично одбијање). Као резултат тога, молекули се не могу држати заједно. Из овог кратког објашњења може се рећи да привлачна сила између молекула такође утиче на стање гаса.
Када је притисак гаса довољно висок, а запремина гаса мала, растојање између молекула се смањује. У овом случају, молекули испуњавају скоро целу запремину гаса. Пошто молекули такође имају величину (атомски пречник = 10-10 м ), морамо узети у обзир и запремину ових молекула.
Једначина стања
Ван дер Валс је извео једначину стања, узимајући у обзир запремину молекула и интеракције које се дешавају између молекула. Једначина коју је извео Ван дер Валс је модификација једначине стања идеалног гаса PV = nRT.
Информације:
P = Притисак гаса (N/m² = Pa)
V = Запремина гаса ( m³ )
R = Универзална гасна константа (R = 8,315 J/mol·K = 8315 kJ/kmol·K)
Т = Температура (К)
a = Емпиријска константа (њена вредност зависи од привлачне силе између молекула гаса)
b = емпиријска константа (представља запремину једног мола молекула гаса)
n = Број молова (mol)
bn = Укупна запремина молекула гаса
Константе a и b се добијају експериментално. Вредности константи a и b зависе од врсте гаса.
n 2 / V 2 = однос квадрата броја молова (n) и квадрата запремине гаса (V). Вредност n 2 / V 2 зависи од притиска и густине гаса. Ако је притисак гаса (P) велики, онда је запремина гаса (V) мала. Што је V мањи, то је n 2 / V 2 веће . Када је запремина гаса мала (n 2 / V 2 је велико), растојање између молекула постаје мање. Што је растојање између молекула мање, већа је могућност интеракције између молекула (судар, привлачење једни према другима). Стога је n 2 / V 2 директно пропорционално константи a (упоредити са ван дер Валсовом једначином, лева страна). Што је вредност n 2 / V 2 већа , већа је привлачна сила између молекула (a). Обрнуто, ако је притисак гаса (P) мали, онда запремина гаса (V) постаје велика. Што је V већи, то је n 2 / V 2 мање . Што је n²/V² мање , то је и привлачна сила између молекула мања.
(V – bn) = Разлика између запремине гаса и укупне запремине молекула гаса. Константа b показује запремину једног мола молекула гаса. n = број молова. Производ b и n (bn) = укупна запремина молекула гаса. Ако је притисак гаса (P) већи, запремина гаса (V) је мања.
Што је V мањи, то је мања (V – bn). То значи да је растојање између молекула мање и наравно да је привлачна сила између молекула већа. Супротно томе, ако је притисак гаса нижи, запремина гаса је већа. Што је већа запремина гаса, то је веће (V – bn). Што је веће (V – bn), то је мања привлачна сила између молекула гаса.
Можемо рећи да ван дер Валсова једначина стања тачније описује стање реалног гаса од једначине идеалног гаса. Када су притисак и густина гаса довољно велики, ван дер Валсова једначина даје тачније резултате. Ако притисак гаса није превелики, онда се (an² / V² ) и (V-bn) могу занемарити, тако да се ван дер Валсова једначина стања претвара у једначину стања идеалног гаса.
