Van der Walls ni jina la mwanafizikia wa Uholanzi, JD van der Waals (1837-1923). Mlinganyo wa Hali wa Van der Waals ni mlinganyo wa hali ya gesi, sawa na Mlinganyo wa hali ya gesi bora. Tofauti ni kwamba, Mlinganyo wa hali ya gesi bora hauwezi kutoa matokeo sahihi ikiwa shinikizo na msongamano wa gesi halisi ni kubwa vya kutosha. Ilhali Mlinganyo wa Hali wa Van der Waals unaweza kutoa matokeo sahihi zaidi.
Uwepo wa mlinganyo huu unatokana na Van der Waals, ambaye alitambua mapungufu ya mlinganyo wa hali bora. Waals, hurekebisha mlinganyo wa hali ya gesi bora, kwa kuongeza mambo kadhaa ambayo pia huathiri hali halisi ya gesi, wakati shinikizo na msongamano wa gesi halisi ni mkubwa.
Shinikizo la gesi ni kinyume na ujazo. Shinikizo la gesi likiongezeka, ujazo wa gesi hupungua. Kinyume chake, ikiwa ujazo wa gesi hupungua, shinikizo la gesi huongezeka. Wakati ujazo wa gesi unapungua, msongamano wa gesi huongezeka (wiani = uzito / ujazo). Inaweza kusemwa kwamba shinikizo ni sawa na msongamano moja kwa moja. Ikiwa shinikizo la gesi ni kubwa, msongamano wa gesi pia ni mkubwa. Kinyume chake, ikiwa shinikizo la gesi ni ndogo, msongamano wa gesi pia ni mdogo. Shinikizo la gesi pia ni sawa na halijoto moja kwa moja. Ikiwa shinikizo la gesi huongezeka, halijoto ya gesi huongezeka. Tunaweza kuhitimisha kwamba ikiwa shinikizo la gesi huongezeka, halijoto, na msongamano wa gesi, huku ujazo wa gesi ukipungua.
Wakati ujazo wa gesi unapungua, umbali kati ya molekuli unakaribia zaidi. Wakati umbali kati ya molekuli unakaribia zaidi, molekuli huvutiana. Ni kama wakati kipande cha chuma kinapoletwa karibu na sumaku. Ikiwa umbali kati ya sumaku na chuma ni wa kutosha, sumaku haiwezi kuvuta chuma. Lakini ikiwa umbali kati ya sumaku na chuma ni karibu zaidi, chuma huvutwa karibu zaidi. Wakati molekuli zinakaribia kugongana, elektroni zilizo nje ya molekuli hurudishana (kurudiana kwa umeme). Matokeo yake, molekuli haziwezi kushikamana. Kutokana na maelezo haya mafupi, inaweza kusemwa kwamba nguvu ya kuvuta kati ya molekuli huathiri hali ya gesi.
Wakati shinikizo la gesi linapokuwa kubwa vya kutosha, na ujazo wa gesi unakuwa mdogo, umbali kati ya molekuli unakuwa karibu zaidi. Kwa sababu molekuli pia zina ukubwa (kipenyo cha atomiki = 10 -10 m), basi tunahitaji pia kuzingatia ujazo wa molekuli hizi.
Van der Waals hupunguza mlinganyo wa hali, kwa kuzingatia ujazo wa molekuli na mwingiliano unaotokea kati ya molekuli. Mlinganyo unaotokana na Van der Waals ni matokeo ya marekebisho ya mlinganyo bora wa hali ya gesi PV = n R T. Mlinganyo wa Hali wa Van der Waals:
P = shinikizo la gesi (N / m2 = Pa)
V = ujazo wa gesi (m 3 )
R = kigezo cha gesi cha ulimwengu wote (R = 8.315 J / mol. K = 8315 kJ / kmol. K)
T = halijoto (K)
a = kigezo cha majaribio (thamani inategemea nguvu ya mvuto kati ya molekuli za gesi)
b = kigezo cha majaribio (kinachowakilisha ujazo wa molekuli moja ya gesi)
n = Idadi ya moles (mol)
bn = jumla ya kiasi cha molekuli za gesi
Vigezo a na b hupatikana kupitia majaribio. Thamani zisizobadilika a na b hutegemea aina ya gesi.
n2 /v2 = uwiano wa quadratic wa idadi ya moles (n) na mraba wa ujazo wa gesi (V). Thamani ya n2 /v2 inategemea shinikizo na msongamano wa gesi. Ikiwa shinikizo la gesi (P) ni kubwa, basi ujazo wa gesi (V) ni mdogo. V ndogo, kubwa zaidi ni n2 /v2Wakati ujazo wa gesi ni mdogo (n2 /v2 ni kubwa) umbali kati ya molekuli ni karibu zaidi. Kadiri umbali kati ya molekuli unavyokaribia zaidi, ndivyo mwingiliano kati ya molekuli hizi (zinavyogongana, zinavyovutana pamoja) unavyokuwa mkubwa zaidi. Kwa hivyo, n2 /v2 ni sawia moja kwa moja na kigezo kisichobadilika (linganisha na mlinganyo wa van der Waals). Kadiri thamani ya n inavyokuwa kubwa2 /v2, kadri mvuto kati ya molekuli (a) unavyoongezeka.
Kinyume chake, ikiwa shinikizo la gesi (P) ni dogo, basi ujazo wa gesi (V) unakuwa mkubwa. Kadiri V inavyoonekana zaidi, n ndogo2 /v2. Kiwango cha chini cha n2 /v2, ndivyo nguvu ya kuvutia kati ya molekuli inavyopungua.
(V - bn) = Tofauti kati ya ujazo wa gesi na ujazo wote wa molekuli za gesi. Kigezo cha b kinachobadilika kinawakilisha ujazo wa molekuli moja ya gesi. n = idadi ya molekuli. Matokeo ya muda kati ya b na n (bn) = ujazo wote wa molekuli za gesi. Ikiwa shinikizo la gesi (P) litakuwa kubwa zaidi, basi ujazo wa gesi (V) utakuwa mdogo.
V ndogo, ndogo zaidi (V - bn). Hii ina maana kwamba umbali kati ya molekuli huongezeka na, bila shaka, mvuto kati ya molekuli huongezeka. Kinyume chake, ikiwa shinikizo la gesi linapungua, ujazo wa gesi unaongezeka. Kadiri ujazo wa gesi unavyokuwa mkubwa, ndivyo (V - bn) unavyokuwa mkubwa zaidi. Kadiri (V - bn) unavyokuwa mkubwa zaidi, ndivyo mvuto kati ya molekuli za gesi unavyopungua.
Tunaweza kusema kwamba mlinganyo wa hali ya van der Waals unaelezea hali halisi ya gesi kwa usahihi zaidi kuliko mlinganyo bora wa gesi. Wakati shinikizo na msongamano wa gesi ni mkubwa vya kutosha, mlinganyo wa van der Waals hutoa matokeo sahihi zaidi. Ikiwa shinikizo la gesi si kubwa sana, basi ( 2 / V 2 ) na (V-bn) vinaweza kupuuzwa, ili mlinganyo wa hali ya Van der Waals ubadilike kuwa mlinganyo bora wa hali ya gesi.
