وان ڈیر والز ایک ڈچ طبیعیات دان جے ڈی وین ڈیر والز (1837-1923) کا نام ہے۔ ریاست کی وان ڈیر والس مساوات گیس کی حالت کی مساوات ہے، مثالی گیس کی حالت کی مساوات کی طرح۔ فرق یہ ہے کہ اگر حقیقی گیس کا دباؤ اور کثافت کافی زیادہ ہو تو مثالی گیس کی حالت کی مساوات درست نتائج نہیں دے سکتی۔ جبکہ The Van der Waals Equation of State زیادہ درست نتائج دے سکتی ہے۔
اس مساوات کا وجود وان ڈیر والز سے شروع ہوا، جس نے ایک مثالی ریاست کی مساوات کی حدود کو محسوس کیا۔ والز، مثالی گیس کی حالت کی مساوات میں ترمیم کرتے ہیں، کئی عوامل کو شامل کرکے جو حقیقی گیس کی حالت پر بھی اثر انداز ہوتے ہیں، جب اصلی گیس کا دباؤ اور کثافت زیادہ ہو۔
گیس کا دباؤ حجم کے الٹا متناسب ہے۔ اگر گیس کا پریشر بڑھتا ہے تو گیس کا حجم کم ہوجاتا ہے۔ اس کے برعکس، اگر گیس کا حجم کم ہو جائے تو گیس کا دباؤ بڑھ جاتا ہے۔ جب گیس کا حجم کم ہوتا ہے، گیس کی کثافت بڑھ جاتی ہے (کثافت = بڑے پیمانے پر / حجم)۔ یہ کہا جا سکتا ہے کہ دباؤ براہ راست کثافت کے متناسب ہے۔ اگر گیس کا دباؤ بڑا ہے، تو گیس کی کثافت بھی بڑی ہے۔ اس کے برعکس، اگر گیس کا دباؤ چھوٹا ہے، تو گیس کی کثافت بھی چھوٹی ہے۔ گیس کا دباؤ بھی درجہ حرارت کے براہ راست متناسب ہے۔ اگر گیس کا دباؤ بڑھتا ہے تو گیس کا درجہ حرارت بڑھ جاتا ہے۔ ہم یہ نتیجہ اخذ کر سکتے ہیں کہ اگر گیس کا دباؤ بڑھتا ہے تو گیس کا درجہ حرارت اور کثافت، جبکہ گیس کا حجم کم ہو جاتا ہے۔
جب گیس کا حجم کم ہو جاتا ہے تو مالیکیولز کے درمیان فاصلہ قریب تر ہو جاتا ہے۔ جب مالیکیولز کے درمیان فاصلہ قریب ہو جاتا ہے تو مالیکیول ایک دوسرے کو اپنی طرف متوجہ کرتے ہیں۔ یہ ایسا ہی ہے جب لوہے کے ٹکڑے کو مقناطیس کے قریب لایا جاتا ہے۔ اگر مقناطیس اور لوہے کے درمیان فاصلہ کافی ہو تو مقناطیس لوہے کو نہیں کھینچ سکتا۔ لیکن اگر مقناطیس اور لوہے کے درمیان فاصلہ قریب ہو تو لوہے کو قریب کھینچ لیا جاتا ہے۔ جب مالیکیول آپس میں ٹکرانے والے ہوتے ہیں تو مالیکیول کے باہر کے الیکٹران ایک دوسرے کو پیچھے ہٹاتے ہیں (برقی ریپولشن)۔ نتیجے کے طور پر، مالیکیول ایک ساتھ نہیں رہ سکتے۔ اس مختصر تفصیل سے یہ کہا جا سکتا ہے کہ مالیکیولز کے درمیان کھینچنے والی قوت گیس کی حالت کو متاثر کرتی ہے۔
جب گیس کا دباؤ کافی بڑا ہوتا ہے، اور گیس کا حجم چھوٹا ہو جاتا ہے، تو مالیکیولز کے درمیان فاصلہ قریب تر ہو جاتا ہے۔ کیونکہ مالیکیولز کا بھی ایک سائز ہوتا ہے (ایٹمی قطر = 10 -10 میٹر)، پھر ہمیں ان مالیکیولز کے حجم پر بھی غور کرنے کی ضرورت ہے۔
وان ڈیر والس سالماتی حجم اور مالیکیولز کے درمیان ہونے والے تعامل کو مدنظر رکھتے ہوئے ریاست کی مساوات کو کم کرتا ہے۔ وان ڈیر والز کی طرف سے اخذ کردہ مساوات مثالی گیس ریاست کی مساوات PV = n R T. Van der Waals Equation of State میں ترمیم کا نتیجہ ہے:
P = گیس کا دباؤ (N/m 2 = Pa)
V = گیس کا حجم (m 3 )
R = یونیورسل گیس مستقل (R = 8.315 J / mol. K = 8315 kJ / kmol. K)
T = درجہ حرارت (K)
a = تجرباتی مستقل (قدر گیس کے مالیکیولز کے درمیان کشش کی قوت پر منحصر ہے)
b = تجرباتی مستقل (گیس کے مالیکیولوں کے ایک تل کے حجم کی نمائندگی کرتا ہے)
n = moles کی تعداد (mol)
bn = گیس کے مالیکیولز کا کل حجم
مستقل a اور b تجربات کے ذریعے حاصل کیے جاتے ہیں۔ مستقل اقدار a اور b کا انحصار گیس کی قسم پر ہوتا ہے۔
n2 / وی2 = گیس (V) کے حجم کے مربع کے ساتھ moles (n) کی تعداد کا چوکور تناسب۔ n کی قدر2 / وی2 گیس کے دباؤ اور کثافت پر منحصر ہے۔ اگر گیس کا دباؤ (P) بڑا ہے، تو گیس (V) کا حجم چھوٹا ہے۔ V جتنا چھوٹا ہے، اتنا ہی بڑا n ہے۔2 / وی2. جب گیس کا حجم چھوٹا ہو (n2 / وی2 بڑا ہے) مالیکیولز کے درمیان فاصلہ قریب ہے۔ انووں کے درمیان فاصلہ جتنا قریب ہوگا، ان مالیکیولز کے درمیان تعاملات اتنے ہی زیادہ ہوں گے (ٹکرانا، آپس میں کھینچنا)۔ لہذا، این2 / وی2 ایک مستقل سے براہ راست متناسب ہے (وان ڈیر والز مساوات کے ساتھ موازنہ کریں)۔ n کی قدر جتنی زیادہ ہوگی۔2 / وی2، انووں کے درمیان زیادہ کشش (a)۔
اس کے برعکس، اگر گیس کا دباؤ (P) چھوٹا ہے، تو گیس (V) کا حجم بڑا ہو جاتا ہے۔ زیادہ نمایاں V، چھوٹا n2 / وی2. نچلا n2 / وی2انووں کے درمیان کشش قوت جتنی کم ہوگی۔
(V – bn) = گیس کے حجم اور گیس کے مالیکیولز کے کل حجم کے درمیان فرق۔ مستقل b گیس کے مالیکیولز کے ایک تل کے حجم کی نمائندگی کرتا ہے۔ n = تلوں کی تعداد۔ b اور n (bn) کے درمیان وقت کی پیداوار = گیس کے مالیکیولز کا کل حجم۔ اگر گیس کا دباؤ (P) زیادہ اہم ہو جاتا ہے، تو گیس (V) کا حجم چھوٹا ہو جاتا ہے۔
جتنا چھوٹا V، اتنا ہی چھوٹا (V – bn)۔ اس کا مطلب ہے کہ مالیکیولز کے درمیان فاصلہ بڑھتا ہے اور یقیناً مالیکیولز کے درمیان کشش بڑھ جاتی ہے۔ اس کے برعکس، اگر گیس کا دباؤ چھوٹا ہو جاتا ہے، تو گیس کا حجم بڑا ہو جاتا ہے۔ گیس کا حجم جتنا اہم ہے، اتنا ہی زیادہ (V – bn)۔ جتنا بڑا (V – bn)، گیس کے مالیکیولز کے درمیان کشش اتنی ہی کم ہوگی۔
ہم کہہ سکتے ہیں کہ وین ڈیر والز ریاست کی مساوات گیس کی مثالی مساوات سے زیادہ درستگی سے حقیقی گیس کی حالت کو بیان کرتی ہے۔ جب دباؤ اور گیس کی کثافت کافی زیادہ ہوتی ہے، تو وین ڈیر والز مساوات زیادہ درست نتائج دیتی ہے۔ اگر گیس کا دباؤ بہت بڑا نہیں ہے، تو پھر (ایک 2 / V 2 ) اور (V-bn) کو نظر انداز کیا جا سکتا ہے، تاکہ وان ڈیر والس ریاست کی مساوات ایک مثالی گیس ریاست کی مساوات میں بدل جائے۔
