Ανδρέας Ιωάννου
Κασσέτας
Κατά την πρώτη δεκαετία του 20ου αιώνα
που είναι και η πρώτη δεκαετία του θεσμού “βραβείο Nobel” το Nobel Φυσικής απονεμήθηκε δύο φορές σε Ολλανδούς
φυσικούς.
Το 1902 στον Χέντρικ
Αντοον Λόρεντς και το 1910 στον Γιοχάνες Φαν ντερ Βαλς. Και είναι γεγονός Γεννημένος
στο Leyden
το 1837, ο Γιοχάνες Φαν ντερ Βαλς, συνιστά μαζί με τον κατά 16 χρόνια νεότερό
του το ζεύγος των δύο πιο σημαντικών Ολλανδών φυσικών της γενιάς τους.
Αυτό που από νεαρή ηλικία τον συγκίνησε
περισσότερο ήταν η περιγραφή της κατάστασης ενός αερίου σε θερμοδυναμική
ισορροπία.
Βασιζόμενοι στο μοντέλο ΙΔΑΝΙΚΟ ΑΕΡΙΟ οι φυσικοί
καταλήγουν στον σχετικό νόμο ο οποίος διατυπώνεται με την εξίσωση pV = nRT . Είναι η λεγόμενη «καταστατική εξίσωση των
ιδανικών αερίων» με την οποία περιγράφεται η οποιαδήποτε κατάσταση θερμοδυναμικής
ισορροπίας ενός ιδανικού αερίου.
Ο
Van
der
Waals
ενδιαφέρθηκε να δώσει απάντηση στο βασικό ερώτημα « Γιατί τα ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ αέρια
δεν υπακούουν απόλυτα σε αυτόν τον νόμο
; » . Μελετώντας και τη εργασίες περί της ΚΙΝΗΤΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΤΩΝ ΑΕΡΙΩΝ των Maxwell και Boltzmann εστίασε στο θεωρητικό
δεδομένο δύο συγκεκριμένων «παραδοχών»
που εμπεριέχονται στην πρόταση για ιδανικό αέριο, από τη σκοπιά του Μικρόκοσμου. Η μία
είναι η υπόθεση ότι «μεταξύ των κινουμένων σωματιδίων ΔΕΝ ασκούνται δυνάμεις»
και η άλλη η υπόθεση ότι «ο ΟΓΚΟΣ
των σωματιδίων είναι αμελητέος».
Εκείνος επιδίωξε να οικοδομήσει μια γενικότερη
εξίσωση η οποία να βρίσκεται πιο κοντά στα πραγματικά αέρια.
Εξίσωση Van der Waals
Η κατάληξη των
προσπαθειών του ήταν η λεγόμενη εξίσωση
των ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ στην οποία θεωρείται ότι :
α. τα σωματίδια είναι «σωματίδια με ΟΓΚΟ»
β. μεταξύ των σωματιδίων ασκούνται ΔΥΝΑΜΕΙΣ
(p + n2a/V2)(V-
nb) = nRT
Το
σύμβολο p παριστάνει την πίεση του αερίου, το V τον συνολικό του όγκο, το
n τον αριθμό των moles,
To a παριστάνει είναι ένα
μέτρο για τις μεταξύ μορίων ασκούμενες δυνάμεις
Το
b παριστάνει τον όγκο των μορίων ενός mol.
|
Πραγματικό
αέριο |
a (Pa m 3
) α (Pa.m6/mol2) |
b (m 3
/mol) β (m 3/mol) |
|
Helium Ήλιον |
3.46 x 10 -3 3,46 x 10 -3 |
23.71 x 10 -6 23,71 x 10 -6 |
|
Neon Νέον |
2.12 x 10 -2 2,12 x 10 -2 |
17.10 x 10 -6 17,10 x 10 -6 |
|
Hydrogen Υδρογόνο |
2.45 x 10 -2 2,45 x 10 -2 |
26.61 x 10 -6 26,61 x 10 -6 |
|
Carbon dioxide Διοξείδιο του άνθρακα |
3.96 x 10 -1 3,96 x 10 -1 |
42.69 x 10 -6 42,69 x 10 -6 |
|
Water vapor Υδρατμός |
5.47 x 10 -1 5,47 x 10 -1 |
30.52 x 10 -6 30,52 x 10 - |
Δυνάμεις Van der Waals
Στα χρόνια που ακολούθησαν η πρότασή του για « δυνάμεις μεταξύ σωματιδίων»
βρήκε απήχηση και οι λεγόμενες « δυνάμεις
Van der Waals» έγιναν αντικείμενο μελέτης
από τους χημικούς κυρίως.
.