Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » معادلة فان دير فالس للحالة

معادلة فان دير فالس للحالة

1873
  • Johannes Diderik van der Waals
19th-century laboratory with Van der Waals equation and scientific instruments.

(صورة توضيحية فقط)

معادلة حالة لسائل تُعدّل قانون الغاز المثالي لتقريب سلوك الغازات الحقيقية، يُدخل هذا النموذج مُعاملين: α لحساب قوى التجاذب بين الجزيئات بعيدة المدى (قوى فان دير فالس)، و β لحساب... حجم محدود يشغلها جزيئات الغاز. المعادلة هي [latex](P + frac{an^2}{V^2})(V – nb) = nRT[/latex].

The Van der Waals equation of state was a groundbreaking development in thermodynamics, providing the first realistic description of real gases and their condensation into liquids. It starts with the ideal gas law, [latex]PV = nRT[/latex], and applies two crucial corrections. The first correction addresses the volume. In an ideal gas, particles are treated as points with no volume. The Van der Waals equation subtracts a term ‘nb’ from the container volume [latex]V[/latex], where ‘b’ is the volume excluded by a mole of particles. This term, [latex](V – nb)[/latex], represents the actual free volume available for the molecules to move in.

The second, more significant correction accounts for intermolecular attractive forces. These forces reduce the pressure exerted by the gas on the container walls because molecules near the wall are pulled inwards by their neighbors. This reduction in pressure is proportional to the square of the particle density ([latex]n/V[/latex]), leading to the correction term [latex]a(n/V)^2[/latex] which is added to the measured pressure [latex]P[/latex]. The parameter ‘a’ is a measure of the average attraction between particles. By incorporating these two parameters, the equation can successfully model the liquid-gas phase transition and predict the existence of a critical point, above which no distinct liquid and gas phases exist. It was for this work that van der Waals received the Nobel Prize in Physics in 1910.

UNESCO Nomenclature: 2212
– Thermodynamics

يكتب

النموذج الرياضي

خلل

أساسيات

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • قانون الغاز المثالي (Boyle’s Law, Charles’s Law, Avogadro’s Law)
  • النظرية الحركية للغازات التي طورها كلاوزيوس و Maxwell
  • المفاهيم المبكرة للقوى بين الجزيئات والحجم الذري المحدود

التطبيقات

  • نمذجة الغازات الحقيقية وانحرافها عن السلوك المثالي
  • التنبؤ بالتحولات الطورية من السائل إلى البخار والنقاط الحرجة
  • الديناميكية الحرارية حسابات الخصائص في الهندسة الكيميائية
  • نموذج أساسي لمعادلات الحالة الأكثر تعقيدًا

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • تطوير معادلات الحالة المتقدمة للعمليات الصناعية عالية الضغط
  • التنبؤ بسلوك الطور للمخاليط الكيميائية الجديدة باستخدام الذكاء الاصطناعي
  • أنظمة الكشف عن تسرب الغاز في الوقت الفعلي معايرة بنماذج الغاز غير المثالية
  • محاكيات لأجواء الكواكب تتضمن تأثيرات الغاز الحقيقية
  • تحسين عمليات استخراج السوائل فوق الحرجة
  • تصميم دورات التبريد عالية الكفاءة باستخدام السوائل غير المثالية
  • برنامج لنمذجة تكوين هيدرات الغاز في أعماق البحار
  • أدوات تعليمية لتوضيح الانحرافات عن سلوك الغاز المثالي
  • خوارزميات لتصحيح قراءات عداد التدفق في خطوط الأنابيب الصناعية
  • نماذج تنبؤية لتكوين الهباء الجوي وانتشاره
ذات صلة بـ: معادلة فان دير فالس، الغاز الحقيقي، معادلة الحالة، القوى بين الجزيئية، الحجم الجزيئي، النقطة الحرجة، الديناميكا الحرارية، الانتقال الطوري، الضغط، الحجم.

السياق التاريخي

معادلة فان دير فالس للحالة

1865
1868
1870
1873
1877
1880
1882-01-01
1861
1865
1869
1871
1876
1877
1880
1882-01-01

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.