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ファンデルワールス状態方程式

1873
  • Johannes Diderik van der Waals
ファンデルワールス方程式と科学機器が置かれた19世紀の実験室。.

(画像はイメージです)

流体の状態方程式は、 理想気体の法則 実在気体の挙動を近似するために、2 つのパラメータを導入します。長距離分子間引力 (ファンデルワールス力) を考慮するための「a」と、 有限体積 ガス分子によって占められている。方程式は [latex](P + frac{an^2}{V^2})(V – nb) = nRT[/latex] である。

ファンデルワールス状態方程式は、熱力学における画期的な発展であり、実在気体とその液体への凝縮を初めて現実的に記述したものです。これは理想気体の法則 [latex]PV = nRT[/latex] から始まり、2 つの重要な補正を適用します。最初の補正は体積に関するものです。理想気体では、粒子は体積のない点として扱われます。ファンデルワールス方程式は、容器の体積 [latex]V[/latex] から項 'nb' を差し引きます。ここで 'b' は 1 モルの粒子によって排除される体積です。この項 [latex](V 'nb')[/latex] は、分子が移動できる実際の自由体積を表します。

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
熱力学

タイプ

数理モデル

混乱

基礎

使用法

広く普及している

前駆物質

  • 理想気体の法則(ボイルの法則、シャルルの法則、アボガドロの法則)
  • Kinetic Theory of Gases developed by Clausius and Maxwell
  • 分子間力と有限原子サイズの初期概念

アプリケーション

  • 実在気体のモデル化と理想気体からの逸脱
  • 液相-気相転移および臨界点の予測
  • thermodynamic property calculations in chemical engineering
  • より複雑な状態方程式の基礎モデル

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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関連キーワード:ファンデルワールス方程式、実在気体、状態方程式、分子間力、分子体積、臨界点、熱力学、相転移、圧力、体積。

歴史的背景

ファンデルワールス状態方程式

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

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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