Van der Waalsova jednadžba stanja je jednadžba stanja za fluide, koji se sastoji od čestica koje imaju neki obujam i udvojene privlačne međumolekularne sile (kao što su van der Waalsove sile). Izveo ju je Johannes Diderik van der Waals 1873. i za koju je dobio Nobelovu nagradu za fiziku 1910. Njegova jednadžba je izmijenjena jednadžba stanja idealnog plina i opisuje realne plinove.

Jednadžba mini|desno|300px|Van der Waalsovove izoterme: njegov model točno opisuje nestišljive tekućine, ali oscilacije u prijelaznoj fazi između plinova i tekućina ne odgovara rezultatima pokusa Prvi oblik jednadžbe glasi:

gdje je: p - tlak fluida v - specifični obujam, a to je ukupan obujam spremnika, podijeljen s ukupnim brojem čestica k - Boltzmannova konstanta T - apsolutna temperatura a''' - mjera za privlačenje čestica b' - obujam koji zauzimaju čestice

Uvođenjem Avogadrovog broja NA i broja molova n, kojim dobivamo ukupan broj čestica n x NA, jednadžba dobiva drugi, poznatiji oblik:

gdje je: p - tlak fluidaV – obujam spremnika u kojem se nalazi fluida - mjera za privlačenje čestica b - obujam koji zauzimaju molovi čestica n - broj molovaR - univerzalna plinska konstanta, T - apsolutna temperatura T. L. Hill: Statistical Thermodynamics, Addison-Wesley, Reading (1960), p. 280Cross Michael First Order Phase Transitions, A. E. Elhassan, R. J. B. Craven, K. M. de Reuck: The Area Method for pure fluids and an analysis of the two-phase region, Fluid Phase Equilibria 130 (1997) 167-187. Maxwell J.C. The scientific papers of James Clerk Maxwell Dover 1965.(c1890.) p424

Reducirani oblik Iako je za van der Waalsovu jednadžbu uobičajeno da se uzimaju konstante a i b, moguće je promijeniti oblik jednadžbe da se može primijeniti za sve fluide. Uvode se podaci za kritičnu točku: pC – kritični tlak, vC – kritični specifični obujam i TC'' – kritična temperatura.

,

gdje je: dokazao SalzmanW. R. Salzman: Critical Constants of the van der Waals Gas,

Tada van der Waalsova jednadžba stanja u novom reduciranom obliku glasi:

Van der Waalsove konstante

  a (L2bar/mol2) b (L/mol) Octena kiselina 17,82 0,1068 Octeni anhidrid ((CH3CO)2O) 20,16 0,1263 Aceton 14,09 0,0994 Acetonitril (CH3CN) 17,81 0,1168 Acetilen 4,448 0,05136 Amonijak 4,225 0,03707 Argon 1,363 0,03219 Benzen 18,24 0,1154 Bromobenzen (C6H5Br) 28,94 0,1539 Butan 14,66 0,1226 Ugljikov dioksid 3,640 0,04267 Ugljikov disulfid (CS2) 11,77 0,07685 Ugljikov monoksid 1,505 0,03985 Ugljikov tetraklorid (CCl4) 19,7483 0,1281 Klor 6,579 0,06221 Klorobenzen (C6H5Cl) 25,77 0,1453 Kloroetan (C2H5Cl) 11,05 0,08651 Klorometan (CH3Cl) 7,570 0,06483 Cianogen ((CN)2) 7,769 0,06901 Cikloheksan (C6H12) 23,11 0,1424 Dietil eter ((C2H5)2O) 17,61 0,1344 Dietil sulfid (C4H10S) 19,00 0,1214 Dimetil eter (CH3OCH3) 8,180 0,07246 Dimetil sulfid ((CH3)2S) 13,04 0,09213 Etan 5,562 0,06070 Etanetiol (CH3CH2SH) 11,39 0,08098 Etanol 12,18 0,08407 Etil acetat (CH3COOCH2CH3) 20,72 0,1412 Etilamin (CH3CH2NH2) 10,74 0,08409 Fluorobenzen (C6H5F) 20,19 0,1286 Fluorometan (Freon-41) 4,692 0,05264 Freon R-12 (CFC) 10,78 0,0998 Germanij tetraklorid (GeCl4) 22,90 0,1485 Helij 0,03457 0,0237 Heksan 24,71 0,1735 Vodik 0,2476 0,02661 Vodikov bromid (HBr) 4,510 0,04431 Klorovodik 3,716 0,04081 Vodikov selenid (H2Se) 5,338 0,04637 Vodikov sulfid 4,490 0,04287 Jodobenzen 33,52 0,1656 Kripton 2,349 0,03978 Živa 8,200 0,01696 Metan 2,283 0,04278 Metanol 9,649 0,06702 Neon 0,2135 0,01709 Dušikov monoksid (NO) 1,358 0,02789 Dušik 1,408 0,03913 Dušikov dioksid 5,354 0,04424 Dušikov oksid (N2O) 3,832 0,04415 Kisik 1,378 0,03183 Pentan 19,26 0,146 Fosfin (PH3) 4,692 0,05156 Propan 8,779 0,08445 Silan (SiH4) 4,377 0,05786 Silicij tetrafluorid (SiF4) 4,251 0,05571 Sumporov dioksid 6,803 0,05636 Kositar tetraklorid (SnCl4) 27,27 0,1642 Toluen 24,38 0,1463 Voda 5,536 0,03049 Ksenon 4,250 0,05105Weast R. C.: "Handbook of Chemistry and Physics" (53rd Edn.), Cleveland:Chemical Rubber Co., 1972.

Izvori

Kategorija:Plinski zakoni