Równanie van der Waalsa
Do tej pory przedstawiłem Ci równanie Clapeyrona, to było równanie gazu doskonałego, czyli takiego, który w rzeczywistości nie istnieje. Dało się to równanie wykorzystać tylko do gazów bardzo mocno rozrzedzonych, gdzie dało się pominąć oddziaływania między cząsteczkami, czy chociażby objętość własną cząsteczek. To równanie wygląda w taki sposób:
pV=nRT
Kolejnym równaniem, które omówiłem było równanie sztywnych kul
Równanie sztywnych kul to tak naprawdę równanie Clapeyrona tyle tylko, że delikatnie zmodyfikowane, ponieważ od objętości w tym równaniu odejmujemy człon „nb”, który mówi o objętości własnej cząsteczek gazu. Nie będę już tego bardziej rozwijał, bo bardzo dokładnie to omówiłem we wcześniejszym artykule, do którego link podałem ci wyżej. Równanie sztywnych kul wygląda w taki sposób:
p(V-nb)=nRT
Kolejnym równaniem, które chcę omówić jest równanie Van der Waalsa. W tym równaniu wykorzystano spostrzeżenie dotyczące objętości cząsteczek gazu z równania sztywnych kul. Po prostu nie da się zignorować faktu, że objętość, w której cząsteczki mogą się poruszać musi być pomniejszona o objętość, którą te cząsteczki zajmują. Dodatkowo w równaniu van der Waalsa wprowadzono również zmiany odnośnie ciśnienia. Dlaczego? A dlatego, że gdy na cylinder z ruchomym tłokiem wywierano nacisk powodując zwiększenie ciśnienia wewnątrz zauważono, że objętość w cylindrze zmniejsza się bardziej niż by to wynikało z równania.
Wywnioskowano, że przy większych ciśnieniach musi się coś dziać wewnątrz, między cząsteczkami tak, jakby wytwarzało się w środku jeszcze większe ciśnienie, niż te które przykładamy do tłoka, które jeszcze bardziej ściska cząsteczki gazu ze sobą. Dziś już wiemy, że na ciśnienie gazu nie wpływają tylko sprężyste zderzenia cząsteczek, ale również wzajemne oddziaływania między nimi. Z tego powodu w równaniu van der Waalsa do ciśnienia dodano człon, który korygował ciśnienie do wartości poprawnej.
Tak więc zapamiętaj, równanie van der Waalsa wywodzi się z równania Clapeyrona.
Posiada ono tylko poprawkę dotycząca ciśnienia i objętości. W rzeczywistości ciśnienie jest większe niż wynikałoby z równania Clapeyrona przez oddziaływania cząsteczek, natomiast objętość jest mniejsza, ponieważ trzeba jeszcze uwzględnić objętość cząsteczek gazu.
(p+p’)*(V-V’)=nRT
To dodatkowe ciśnienie przedstawia się następującym wzorem:
Stała "a" to wielkość charakterystyczna dla danego gazu
V’=nb
b- również jest to wielkość charakterystyczna dla danego gazu.
Finalnie równie van der Waalsa przedstawia się następującym równaniem:
