Qu’est-ce que l’équation de Van der Waals?

L’équation de Van der Waals est une équation d’état qui décrit le comportement des gaz réels, en prenant en compte les interactions intermoléculaires entre les molécules. Elle a été proposée en 1873 par le physicien néerlandais Johannes Diderik van der Waals, qui a reçu le prix Nobel de physique pour cette découverte en 1910. Cette équation est une généralisation de l’équation des gaz parfaits, qui ne tient pas compte des forces de cohésion entre les molécules du gaz.

L’équation de Van der Waals est exprimée par la formule suivante :

Où P est la pression, V est le volume, n est la quantité de matière, T est la température, a et b sont des constantes propres à chaque gaz, qui tiennent compte respectivement des forces d’attraction et de répulsion entre les molécules.

Exemple de l’application de l’équation de Van der Waals

L’équation de Van der Waals peut être utilisée pour calculer les propriétés thermodynamiques d’un gaz réel. Par exemple, en utilisant les valeurs des constantes a et b pour l’ammoniac, on peut calculer la pression de vapeur de l’ammoniac à différentes températures.

On peut également utiliser l’équation de Van der Waals pour déterminer le point critique d’un gaz, qui est la température et la pression au-dessus desquelles le gaz ne peut plus être liquéfié, quelle que soit la quantité de matière. Le point critique est déterminé en résolvant les équations de Van der Waals pour les valeurs de P et V à différentes températures.

Limitations de l’équation de Van der Waals

Bien que l’équation de Van der Waals soit une avancée importante dans la modélisation des gaz réels, elle présente certaines limitations. Elle ne prend pas en compte les effets de la température et de la pression élevées sur les propriétés des gaz, et elle ne tient pas compte des variations de la taille des molécules. De plus, les constantes a et b ne sont généralement pas connues avec précision pour tous les gaz.

Importance de l’équation de Van der Waals dans la thermodynamique des gaz

L’équation de Van der Waals est un outil important dans la thermodynamique des gaz, car elle permet de modéliser le comportement des gaz réels de manière plus précise que l’équation des gaz parfaits. Elle est également utilisée en chimie pour prédire les propriétés des gaz et des liquides, et elle est utilisée en ingénierie pour la conception des systèmes de compression de gaz et des réacteurs chimiques. Enfin, elle a eu une grande influence sur le développement de la physique statistique et de la théorie cinétique des gaz.