Ван-дер-Ваальс теңдеуі

Нақты газдардың күй теңдеуінде молекулалардың көлемі мен молекулааралық күштер ескерілуі керек. Сондықтан голландиялық физик Ван-дер-Ваальс идеал газ күйінің теңдеуіне екі түзету енгізді. Сол түзетулерді талдайық. Бөлшектер қатты жақындағанда олардың тебу күштері арта бастайды. Молекулалар бір-біріне кеңістіктегі алып тұрған орындарынан жақын орналаса алмайды. Сондықтан, газдың көлемі молекулалардың санына пропорционал b шамаға кем болу керек. Бір моль газдың көлемі келесі шамаға тең болады:

(). (5.17)

Шар тәрізді молекулаларды барынша тығыз орналастырса да, олардың арасында қуыстар қалады. Олай болса, тұрақтысы бір моль газдағы барлық молекулалардың көлемдерінің қосындысынан әрқашан артық болады.

Молекулалардың тартылыс күшін ескеру

Молекуалардың өзара тартылыс күші газ ішінде ішкі қысым деп аталатын қосымша қысым тудырады. Сондықтан күй теңдеуіндегі р қысымды (p+p¹) шамасымен ауыстыру керек. Ван-дер-Ваальстің зерттеулері ішкі қысым молекулалар концентрациясының квадратына тура, мольдік көлем () квадратына кері пропорционал болатынын көрсетті:

, (5.18)

мұндағы а – газдың табиғатына тәуелді болатын тұрақты шама. Осы екі түзетуді Клапейрон теңдеуіне енгізсек, нақты газдың бір молі үшін күй теңдеуін аламыз (Ван-дер-Ваальс теңдеуі):

. (5.19)

Газдың кез-келген мөлшеріне () арналған күй теңдеуінің түрі:

, (5.20)

мұндағы мен – эксперимент арқылы анықталатын тұрақты шамалар; – газ алып тұрған көлем. Ван-дер-Ваальс теңдеуін шығарарда бірқатар оңайлатулар енгізілгендіктен, бұл теңдеу нақты газ күйін жуықтап сипаттайды. Нақты газ күйін сипаттайтын басқа да теңдеулер бар. Бірақ олар күрделі болғандықтан мұнда қарастырылмайды.