ВАН-ДЕР-ВААЛЬСА УРАВНЕНИЕ
ВАН-ДЕР-ВААЛЬСА УРАВНЕНИЕ, одно из первых уравнений состояния реального газа. Предложено в 1873 голландским физиком Я. Д. Ван-дер-Ваальсом (J. D. van der Waals). Для моля газа, имеющего объём V при темпре Т и давлении р, имеет вид:
(p+a/V2)(V-b)=RT,
где R - универсальная газовая постоянная, а a и b - экспериментальные константы, учитывающие отклонение свойств реального газа от свойств идеального. Так, член a/V2 имеет размерность давления и учитывает притяжение молекул в результате межмолекулярного взаимодействия, а константа b - поправка на собственный объём молекул, учитывающая отталкивание молекул на близких расстояниях. При больших V (а также для разреженных газов) константами а и b можно пренебречь и уравнение Ван-дер-Ваальса переходит в уравнение состояния идеального газа (см. Клапейрона уравнение). Уравнение Ван-дер-Ваальса является приближённым и количественно определяет свойства реальных газов лишь в области высоких температур и низких давлений. Однако качественно оно позволяет описывать поведение газа при высоких давлениях, конденсацию газа и критическое состояние. При низких температурах все три корня уравнение Ван-дер-Ваальса - действительные, а выше критической температуры (Тк) остаётся лишь один действительный корень. Это означает, что при Т>ТК вещество может находиться только в одном (газообразном) состоянии, а при Т<ТК - в трёх состояниях (двух стабильных - жидком Vж и газообразном Vг - и одном нестабильном). Точки прямой ас отвечают равновесию жидкости и её насыщенного пара. В условиях равновесия, например в состоянии, соответствующем точке b, относит, количества жидкости и пара определяются отношением отрезков вс/ва («правило моментов»). Равновесию фаз при определенной Т соответствует давление насыщенного пара рнп и интервал объёмов отVж до Vr. При более низких р (за областью, где возможно одновременное существование газа и жидкости) изотерма характеризует свойства газа. Левая, почти вертикальная часть изотермы отражает малую сжимаемость жидкости. Участки ad и еc (и аналогичные участки других изотерм) относятся соответственно к перегретой жидкости и переохлаждённому пару (метастабильные состояния). Участок de физически неосуществим, т. к. здесь происходит увеличение V при увеличении р. Совокупность точек а, а', а" и с, с', с", . . . определяет кривую, называют бинодалью, которая очерчивает область совместного существования газа и жидкости. В критической точке К параметры Тк, рк и Vк имеют значения, характерные для данного вещества. Однако если в уравнение Ван-дер-Ваальса ввести относительные величины Т/Тк, р/рк и V/VK, то можно получить т. н. приведённое уравнение Ван-дер-Ваальса, которое является универсальным.