Ang Van der Waals ay ang pangalan ng isang Dutch physicist na si J.D. van der Waals (1837–1923). Ang van der Waals equation of state ay isang gas equation of state, katulad ng ideal gas equation of state . Ang pagkakaiba ay ang ideal gas equation ay hindi makakapagbigay ng tumpak na resulta kung ang presyon at densidad ng totoong gas ay sapat na malaki. Gayunpaman, ang van der Waals equation of state ay maaaring magbigay ng mas tumpak na mga resulta.
Ang ekwasyong ito ay nagmula kay Van der Waals, na kumilala sa mga limitasyon ng ideal na ekwasyon ng estado ng gas. Binago ni Waals ang ideal na ekwasyon ng estado ng gas sa pamamagitan ng pagdaragdag ng ilang salik na nakakaimpluwensya sa estado ng isang totoong gas kapag ang presyon at densidad ng totoong gas ay sapat na mataas.
Habang tumataas ang presyon ng gas, tumataas din ang temperatura at densidad nito, habang bumababa ang volume nito.
Ang presyon ng gas ay kabaligtaran na proporsyonal sa volume. Kung tataas ang presyon ng gas, bababa rin ang volume. Sa kabaligtaran, kung bababa ang volume ng gas, tataas din ang presyon ng gas. Kapag bumababa ang volume ng gas, tataas din ang densidad ng gas (density = density = mass / volume). Masasabing ang presyon ay direktang proporsyonal sa densidad. Kung mataas ang presyon ng gas, mataas din ang densidad ng gas. Sa kabaligtaran, kung mababa ang presyon ng gas, mababa rin ang densidad ng gas. Ang presyon ng gas ay direktang proporsyonal din sa temperatura. Kung tataas ang presyon ng gas, tataas din ang temperatura ng gas. Maaari nating mahinuha na kung tataas ang presyon ng gas, tataas ang temperatura at densidad ng gas, habang bumababa ang volume ng gas.
Kapag bumababa ang volume ng isang gas, lumalapit ang distansya sa pagitan ng mga molekula. Habang lumalapit ang distansya sa pagitan ng mga molekula, nag-aakit ang mga molekula sa isa't isa. Katulad ito ng kapag ang isang piraso ng bakal ay inilapit sa isang magnet. Kung sapat ang distansya sa pagitan ng magnet at ng bakal, hindi maaakit ng magnet ang bakal. Ngunit kung malapit ang distansya sa pagitan ng magnet at ng bakal, agad na nalalapit ang bakal. Kapag malapit nang magbanggaan ang mga molekula, nagtataboy ang mga electron sa labas ng mga molekula (electrical repulsion). Bilang resulta, hindi maaaring magdikit ang mga molekula. Mula sa maikling paliwanag na ito, masasabing ang puwersang pang-akit sa pagitan ng mga molekula ay nakakaapekto rin sa kondisyon ng gas.
Kapag sapat na mataas ang presyon ng gas at maliit ang volume ng gas, nagiging mas malapit ang distansya sa pagitan ng mga molekula. Sa kasong ito, halos napupuno ng mga molekula ang buong volume ng gas. Dahil ang mga molekula ay mayroon ding sukat (diyametro ng atomo = 10-10 m ), kailangan din nating isaalang-alang ang volume ng mga molekulang ito.
Ekwasyon ng estado
Hinubog ni Van der Waals ang isang ekwasyon ng estado, na isinasaalang-alang ang dami ng mga molekula at ang mga interaksyon na nagaganap sa pagitan ng mga molekula. Ang ekwasyon na hinango ni Van der Waals ay isang pagbabago sa ideal na ekwasyon ng gas na estado na PV = nRT.
remarks:
P = Presyon ng gas (N/m2 = Pa)
V = Dami ng gas ( m3 )
R = Universal gas constant (R = 8,315 J/mol.K = 8315 kJ/kmol.K)
T = Temperatura (K)
a = Empirical constant (ang halaga nito ay nakadepende sa puwersang pang-akit sa pagitan ng mga molekula ng gas)
b = empirical constant (kumakatawan sa volume ng isang mole ng mga molekula ng gas)
n = Bilang ng mga mol (mol)
bn = Kabuuang dami ng mga molekula ng gas
Ang mga constant na a at b ay nakukuha sa pamamagitan ng eksperimento. Ang mga halaga ng mga constant na a at b ay nakadepende sa uri ng gas.
n 2 / V 2 = ang ratio ng parisukat ng bilang ng mga moles (n) sa parisukat ng volume ng gas (V). Ang halaga ng n 2 / V 2 ay nakadepende sa presyon at densidad ng gas. Kung malaki ang presyon ng gas (P), maliit din ang volume ng gas (V). Kung mas maliit ang V, mas malaki ang n 2 / V 2. Kapag maliit ang volume ng gas (malaki ang n 2 / V 2 ), mas lumalapit ang distansya sa pagitan ng mga molekula. Kung mas malapit ang distansya sa pagitan ng mga molekula, mas malaki ang posibilidad ng interaksyon sa pagitan ng mga molekula (banggaan, atraksyon sa isa't isa). Samakatuwid, ang n 2 / V 2 ay direktang proporsyonal sa constant na a (ihambing sa van der Waals equation, kaliwang bahagi). Kung mas malaki ang halaga ng n 2 / V 2 , mas malaki ang puwersang pang-akit sa pagitan ng mga molekula (a). Sa kabaligtaran, kung maliit ang presyon ng gas (P), mas lumalaki ang volume ng gas (V). Kung mas malaki ang V, mas maliit ang n 2 / V 2 . Kung mas maliit ang n₂ / V₂ , mas maliit din ang puwersang pang-akit sa pagitan ng mga molekula.
(V – bn) = Ang pagkakaiba sa pagitan ng volume ng gas at ng kabuuang volume ng mga molekula ng gas. Ang constant na b ay nagsasaad ng volume ng isang mole ng mga molekula ng gas. n = bilang ng mga mole. Ang produkto ng b at n (bn) = ang kabuuang volume ng mga molekula ng gas. Kung mas mataas ang presyon ng gas (P), mas maliit ang volume ng gas (V).
Mas maliit ang V (V – bn). Nangangahulugan ito na mas malapit ang distansya sa pagitan ng mga molekula at siyempre mas malaki ang puwersang pang-akit sa pagitan ng mga molekula. Sa kabaligtaran, kung mas mababa ang presyon ng gas, mas malaki ang volume ng gas. Mas malaki ang volume ng gas (V – bn). Mas malaki (V – bn), mas maliit ang puwersang pang-akit sa pagitan ng mga molekula ng gas.
Masasabi nating mas tumpak na inilalarawan ng ekwasyon ng estado ng van der Waals ang estado ng isang totoong gas kaysa sa ekwasyon ng ideal na gas. Kapag sapat na malaki ang presyon at densidad ng gas, mas tumpak na nagbibigay ng mga resulta ang ekwasyon ng van der Waals. Kung hindi masyadong malaki ang presyon ng gas, maaaring balewalain ang (an² / V² ) at (V-bn), kaya ang ekwasyon ng estado ng van der Waals ay nagiging ekwasyon ng estado ng ideal na gas.
