Ван дер Ваалс номи физики ҳолландӣ, Ҷ.Д. ван дер Ваалс (1837–1923) аст. Муодилаи ҳолати ван дер Ваалс дар асл муодилаи ҳолати газ аст, ки ба муодилаи ҳолати гази идеалӣ монанд аст . Фарқият дар он аст, ки муодилаи ҳолати гази идеалӣ наметавонад натиҷаҳои дақиқ диҳад, агар фишор ва зичии гази воқеӣ ба қадри кофӣ калон бошад. Аммо, муодилаи ҳолати ван дер Ваалс метавонад натиҷаҳои дақиқтар диҳад.
Ин муодила аз Ван дер Ваалс сарчашма гирифт, ки маҳдудиятҳои муодилаи ҳолати гази идеалиро эътироф кард. Ваалс муодилаи ҳолати гази идеалиро бо илова кардани якчанд омилҳое, ки ба ҳолати гази воқеӣ таъсир мерасонанд, вақте ки фишор ва зичии гази воқеӣ ба қадри кофӣ баланд аст, тағйир дод.
Ҳангоми афзоиши фишори газ, ҳарорат ва зичии газ низ меафзояд, дар ҳоле ки ҳаҷми газ кам мешавад.
Фишори газ ба ҳаҷм мутаносиб аст. Агар фишори газ зиёд шавад, ҳаҷм кам мешавад. Баръакс, агар ҳаҷми газ кам шавад, фишори газ зиёд мешавад. Вақте ки ҳаҷми газ кам мешавад, зичии газ зиёд мешавад (зичӣ = зичӣ = масса / ҳаҷм). Гуфтан мумкин аст, ки фишор ба зичӣ мутаносиб аст. Агар фишори газ баланд бошад, пас зичии газ низ баланд аст. Баръакс, агар фишори газ паст бошад, пас зичии газ низ паст аст. Фишори газ низ ба ҳарорат мутаносиб аст. Агар фишори газ зиёд шавад, ҳарорати газ зиёд мешавад. Мо метавонем хулоса барорем, ки агар фишори газ зиёд шавад, ҳарорат ва зичии газ зиёд мешавад, дар ҳоле ки ҳаҷми газ кам мешавад.
Вақте ки ҳаҷми газ кам мешавад, масофаи байни молекулаҳо наздиктар мешавад. Вақте ки масофаи байни молекулаҳо наздиктар мешавад, молекулаҳо якдигарро ҷалб мекунанд. Ин ба он монанд аст, ки вақте як пораи оҳан ба магнит наздик карда мешавад. Агар масофаи байни магнит ва оҳан ба қадри кофӣ дур бошад, магнит наметавонад оҳанро ҷалб кунад. Аммо агар масофаи байни магнит ва оҳан наздик бошад, оҳан фавран наздиктар мешавад. Вақте ки молекулаҳо ба бархӯрд наздик мешаванд, электронҳои берунии молекулаҳо якдигарро тела медиҳанд (талаби барқӣ). Дар натиҷа, молекулаҳо наметавонанд ба ҳам часпанд. Аз ин шарҳи кӯтоҳ метавон гуфт, ки қувваи ҷозиба байни молекулаҳо ба ҳолати газ низ таъсир мерасонад.
Вақте ки фишори газ ба қадри кофӣ баланд ва ҳаҷми газ хурд аст, масофаи байни молекулаҳо наздиктар мешавад. Дар ин ҳолат, молекулаҳо қариб тамоми ҳаҷми газро пур мекунанд. Азбаски молекулаҳо низ андоза доранд (диаметри атом = 10-10 м ), мо инчунин бояд ҳаҷми ин молекулаҳоро ба назар гирем.
Муодилаи ҳолат
Ван дер Ваалс муодилаи ҳолатро бо ба назар гирифтани ҳаҷми молекулаҳо ва таъсири мутақобилаи байни молекулаҳо ба вуҷуд овардашуда ба даст овард. Муодилаи ҳосилшуда аз ҷониби Ван дер Ваалс тағйири муодилаи ҳолати гази идеалӣ PV = nRT мебошад.
Маълумот:
P = Фишори газ (Н/м² = Па)
V = Ҳаҷми газ ( м³ )
R = Доимии гази универсалӣ (R = 8,315 Ҷ/мол.К = 8315 кҶ/кмоль.К)
T = Ҳарорат (K)
a = Доимии эмпирикӣ (арзиши он аз қувваи ҷозиба байни молекулаҳои газ вобаста аст)
b = доимии эмпирикӣ (ҳаҷми як мол молекулаҳои газро ифода мекунад)
n = Шумораи молҳо (мол)
bn = Ҳаҷми умумии молекулаҳои газ
Константаҳои a ва b ба таври таҷрибавӣ ба даст оварда мешаванд. Қиматҳои константаҳои a ва b аз намуди газ вобастаанд.
n2 / V2 = нисбати квадрати шумораи молҳо (n) ба квадрати ҳаҷми газ (V). Қимати n2 / V2 аз фишор ва зичии газ вобаста аст. Агар фишори газ (P) калон бошад, пас ҳаҷми газ (V) хурд аст. Ҳар қадар V хурдтар бошад, n2 / V2 калонтар аст. Вақте ки ҳаҷми газ хурд аст (n2 / V2 калон аст), масофаи байни молекулаҳо наздиктар мешавад. Ҳар қадар масофаи байни молекулаҳо наздиктар бошад, эҳтимолияти таъсири мутақобилаи молекулаҳо (бархӯрд, ҷалб ба якдигар) зиёдтар мешавад. Аз ин рӯ, n2 / V2 ба доимии a мутаносиб аст (бо муодилаи ван дер Ваалс, тарафи чап муқоиса кунед). Ҳар қадар арзиши n2 / V2 калонтар бошад , қувваи ҷозиба байни молекулаҳо (a) ҳамон қадар зиёдтар мешавад. Баръакс, агар фишори газ (P) хурд бошад, пас ҳаҷми газ (V) калон мешавад. Ҳар қадар V калонтар бошад, n2 / V2 хурдтар мешавад . Ҳар қадар n2 / V2 хурдтар бошад , қувваи ҷозиба байни молекулаҳо низ хурдтар аст.
(V – bn) = Фарқи байни ҳаҷми газ ва ҳаҷми умумии молекулаҳои газ. Доимии b ҳаҷми як моли молекулаҳои газро нишон медиҳад. n = шумораи молҳо. Зарби b ва n (bn) = ҳаҷми умумии молекулаҳои газ. Агар фишори газ (P) калонтар бошад, ҳаҷми газ (V) хурдтар аст.
Ҳар қадар V хурдтар бошад, ҳамон қадар хурдтар (V – bn). Ин маънои онро дорад, ки масофаи байни молекулаҳо наздиктар аст ва албатта қувваи ҷозиба байни молекулаҳо бештар аст. Баръакс, агар фишори газ пасттар бошад, ҳаҷми газ калонтар аст. Ҳар қадар ҳаҷми газ калонтар бошад, ҳамон қадар калонтар (V – bn). Ҳар қадар калонтар (V – bn) бошад, қувваи ҷозиба байни молекулаҳои газ камтар аст.
Мо метавонем бигӯем, ки муодилаи ҳолати ван дер Ваалс ҳолати гази воқеиро нисбат ба муодилаи гази идеалӣ дақиқтар тавсиф мекунад. Вақте ки фишор ва зичии газ ба қадри кофӣ калон бошанд, муодилаи ван дер Ваалс натиҷаҳои дақиқтар медиҳад. Агар фишори газ хеле калон набошад, пас ( 2 / V2 ) ва (V-bn)-ро нодида гирифтан мумкин аст, то ки муодилаи ҳолати ван дер Ваалс ба муодилаи ҳолати гази идеалӣ табдил ёбад.
