Van der Waalsova jednadžba stanja
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 izmjenjena jednadžba stanja idealnog plina i opisuje realne plinove.
Jednadžba
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e4/Waals2.svg/300px-Waals2.svg.png)
Prvi oblik jednadžbe glasi:
gdje je:
- p - tlak fluida
- v - specifični obujam, a to je ukupan obujam spremnika, podijeljen sa 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 fluida
- V – obujam spremnika u kojem se nalazi fluid
- a - mjera za privlačenje čestica
- b - obujam koji zauzimaju molovi čestica
- n - broj molova
- R - univerzalna plinska konstanta,
- T - apsolutna temperatura [1] [2] [3] [4]
Reducirani oblik
Iako je za van der Waalsovu jednadžbu uobičajeno da se uzimaju konstante a i b, moguće je promjeniti oblik jednadžbe da se može primjeniti za sve fluide. Uvode se podaci za kritičnu točku: pC – kritični tlak, vC – kritični specifični obujam i TC – kritična temperatura.
- ,
gdje je:
- dokazao Salzman [5]
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 | 0,05105 |
Izvori
- ↑ T. L. Hill: Statistical Thermodynamics, Addison-Wesley, Reading (1960), p. 280
- ↑ Cross Michael First Order Phase Transitions, [1] Arhivirano 2014-10-23 na Wayback Machine-u
- ↑ 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
- ↑ W. R. Salzman: Critical Constants of the van der Waals Gas, [2] Arhivirano 2011-08-24 na Wayback Machine-u
- ↑ Weast R. C.: "Handbook of Chemistry and Physics" (53rd Edn.), Cleveland:Chemical Rubber Co., 1972.