Ян Дідерік Ван-дер-Ваальса

Van der Waals (23.11.1837-8.03.1923)

Нідерландський фізик Ян Дідерік Ван-дер-Ваальса, лауреат Нобелівської премії з фізики за 1910 за рік роботи над рівнянням стану газів і рідин (рівняння Ван дер Ваальса). Це найвідоміша його досягнення, хоча він вивів і більше складні рівняння стану реальних газів і рідин, використовуючи ідею кластерів молекул в рідині.

Детальний біографія

Ян Дідерік Ван-дер-Ваальса народився в Лейдені (Нідерланди) 23 листопада 1837 року.

Його батько - тесля Якобус Ван-дер-Ваальса, мати - Елізабет Ван-дер-Ваальса (Елізабет Ван-ден-Бург).

Закінчивши початкову та середню школу в Лейдені, Ян став вчителем початкової школи.

З 1862 по 1865 роки він відвідував Лейденський університет як вільний слухач.

В 1864 Ван-дер-Ваальса отримав посвідчення вчителя середньої школи з математики та фізики і став викладати фізику спочатку в Девентер (у 1864 році), а потім в Гаазі, де в 1866 році став директором школи.

Ван-дер-Ваальса одружився на Ганні Магдалені Сміт у 1864 році. Вона померла, коли три їхні доньки і син були ще дуже юними, і він ніколи вже не одружився.

В 1873 році він закінчив аспірантську роботу з фізики і отримав ступінь доктора в Лейдені.

Його докторська дисертація була присвячена безперервності газоподібного та рідкого станів і отримала гаряче схвалення з боку Джеймса Клерка Максвелла, одного з найвидатніших фізиків XIX століття, який сказав про роботу Ван-дер-Ваальса, що вона поставила його ім'я в один ряд із найвидатнішими іменами в науці. Ця дисертація була переведена на німецьку та французьку мови і затвердила репутацію Ван-дер-Ваальса як блискучого фізика. Вона визначила предмет його досліджень до кінця наукової діяльності.

Через чотири роки після отримання докторського ступеня він став першим професором фізики у знову організованому Амстердамському університеті, де і залишався аж до самого виходу у відставку в 1908 році, передавши свою справу синові.

Ідеї Ван дер Ваальса виникли під впливом написаної в 1857 році статті німецького фізика Рудольфа Юліуса Емануеля Клаузіуса, який вніс великий внесок у кінетичну теорію газів. За цією теорією, молекули газу швидко рухаються в різних напрямках, їх удари об стінки містить їх судини визначають тиск газу, а середня швидкість молекул (їх кінетична енергія) прямо пов'язана з температурою. Клаузіус показав, як можна використовувати цю теорію, щоб вивести закон, знайдений експериментально в 1662 році (коли ще не було відомо про молекулах) Робертом Бойл, ірландським фізиком і хіміком. Закон Бойля стверджує, що для заданої маси газу при постійній температурі твір тиску на обсяг постійно. Якщо, наприклад, обсяг зменшується через те, що в циліндр всовуються поршень, то тиск зростає в такій мірою, щоб зберігалося постійним даний твір.

Пізніше, в XIX столітті, французькі фізики Жак Олександр Сезар Шарль і Жозеф Луї Гей-Люссак, показали, що при постійному тиску відношення обсягу до абсолютної температурі зберігає постійне значення. Цей закон також можна безпосередньо вивести з кінетичної теорії.

Ці два закони можна об'єднати в одному рівнянні стану, який справедливо при не надто великий щільності: p V = RT, де p - тиск, V - об'єм, Т -- абсолютна температура (тобто температура, відраховувати від абсолютного нуля, T0 = -273 ° C, a R - постійна для всіх газів величина.

Було відомо, що це рівняння не зовсім точно, причому в різному ступені для різних газів та різних умов. Гази, які задовольняють цього рівняння, називають ідеальними (на відміну від реальних газів). Досліджуючи можливі джерела похибок ( "неідеальної"), Ван-дер-Ваальса помітив, що рівняння грунтувалося на двох припущеннях: що молекули діють як точкові маси (що приблизно відповідає дійсності, якщо вони віддалені один від одного) і що молекули не роблять впливу один на одного (за винятком зіткнень). Він ввів кінцевий обсяг для кожної молекули і силу тяжіння між молекулами (не уточнюючи її природи), яка скорочувала збільшується відстань, у вигляді деяких коефіцієнтів рівняння, що залежать від газу. (Це слабке притягання нехімічної природи між молекулами досі часто називають силами Ван-дер-Ваальса.)

Ван-дер-Ваальса модифікував рівняння стану ідеального газу, наблизивши його до реального: (p +