Johanes Diderik van der Vals

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Johanes van der Vals
Johanes van der Vals (1888—1966)
Lični podaci
Datum rođenja(1837-11-23)23. novembar 1837.
Mesto rođenjaLajden, Holandija
Datum smrti8. mart 1923.(1923-03-08) (85 god.)
Mesto smrtiAmsterdam, Holandija
ObrazovanjeUniverzitet u Lajdenu
Naučni rad
Poljefizika
InstitucijaUniverzitet u Amsterdamu
Poznat poVan der Valsova jednačina stanja, intermolekularne sile
Nagrade Nobelova nagrada za fiziku (1910)

Johanes Diderik van der Vals (hol. Johannes Diderik van der Waals; Lajden, 23. novembar 1837 — Amsterdam, 8. mart 1923) bio je poznati holandski fizičar i matematičar. Oblast njegovog interesovanja je bila termodinamika. Otkrio je da međumolekulske sile (Van der Valsove sile) uspostavljaju vezu između pritiska, zapremine i temperature gasova i tečnosti.

Njegovo ime je prvenstveno povezano sa van der Valsovom jednačinom stanja koja opisuje ponašanje gasova i njihovu kondenzaciju u tečnu fazu. Njegovo ime se takođe povezuje sa van der Valsovim silama (sile između stabilnih molekula),[1] sa van der Valsovim molekulima (mali molekularni klasteri vezani van der Valsovim silama), i sa van der Valsovim radijusima (veličine molekula). Kao što je Džejms Klerk Maksvel rekao o Van der Valsu, „nema sumnje da će ime Van der Valsa uskoro biti među prvima u molekularnoj nauci”.[2]

U svojoj tezi iz 1873. godine, van der Vals je primetio neidealnost realnih gasova i pripisao to postojanju intermolekularnih interakcija. On je uveo prvu jednačinu stanja izvedenu pretpostavkom konačne zapremine koju zauzimaju sastavni molekuli.[3] Predvođena Ernstom Mahom i Vilhelmom Osvaldom, snažna filozofska struja koja je poricala postojanje molekula pojavila se krajem 19. veka. Molekularno postojanje smatrano je nedokazanim, a molekularna hipoteza nepotrebnom. U vreme kada je napisana van der Valsova teza (1873), većina fizičara nije prihvatila molekularnu strukturu fluida, a tečnost i para se često smatrani hemijski različitim. Međutim, van der Valsov rad je potvrdio stvarnost molekula i omogućio procenu njihove veličine i atraktivne snage. Njegova nova formula revolucionisala je proučavanje jednačina stanja. Poredeći svoju jednačinu stanja sa eksperimentalnim podacima, Van der Vals je bio u stanju da dobije procene za stvarnu veličinu molekula i snagu njihove međusobne privlačnosti.[4]

Uticaj Van der Valsovog rada na molekularnu fiziku u 20. veku bio je direktan i fundamentalni.[5] Uvođenjem parametara koji karakterišu veličinu molekula i privlačnost u konstrukciji njegove jednačine stanja, Van der Vals je postavio ton modernoj molekularnoj nauci. Da bi molekularni aspekti, kao što su veličina, oblik, privlačnost i multipolarne interakcije, trebalo da čine osnovu za matematičke formulacije termodinamičkih i transportnih svojstava fluida, danas se smatra aksiomom.[6] Pomoću van der Valsove jednačine stanja, parametri kritičnih tačaka gasova mogu se tačno predvideti iz termodinamičkih merenja na mnogo višim temperaturama. Azot, kiseonik, vodonik i helijum su potom podlegli utečnjavanju. Hejke Kamerling Ones je bio pod značajnim uticajem pionirskog rada van der Valsa. Godine 1908, Ones je postao prvi koji je proizveo tečni helijum; ovo je direktno dovelo do njegovog otkrića superprovodljivosti iz 1911. godine.[7]

Van der Vals je svoju karijeru započeo kao školski nastavnik. Postao je prvi profesor fizike na Univerzitetu u Amsterdamu kada je 1877. stari Atenaum nadograđen na opštinski univerzitet. Dobitnik je Nobelove nagrade za fiziku za 1910. za doprinos teoriji stanja gasova i tečnosti.[2]

Naučni rad[uredi | uredi izvor]

Glavno interesovanje Van der Valsa bilo je u oblasti termodinamike. Na njega je uticala rasprava Rudolfa Klauzijusa iz 1857. pod naslovom Über die Art der Bewegung, welche wir Wärme nennen (O vrsti kretanja koju nazivamo toplotom).[8][9] Van der Vals je kasnije bio pod velikim uticajem spisa Džejmsa Klerka Maksvela, Ludviga Bolcmana i Vilarda Gibsa. Klauzijusov rad ga je naveo da potraži objašnjenje eksperimenata Tomasa Endruza koji su 1869. otkrili postojanje kritičnih temperatura u tečnostima.[10] On je uspeo je da formuliše polukvantitativni opis fenomena kondenzacije i kritičnih temperatura u svojoj tezi iz 1873. godine pod naslovom Over de Continuïteit van den Gas- en Vloeistoftoestand (O kontinuitetu gasovitog i tečnog stanja).[11] Ova disertacija je predstavljala prekretnicu u fizici i kao takva je odmah priznata, npr. od strane Džejmsa Klerka Maksvela koji je napisao pohvalan pregled o tom radu u časopisu Nature.[12]

U ovoj tezi izveo je jednačinu stanja koja nosi njegovo ime. Ovaj rad je dao model u kome se tečna i gasovita faza supstance stapaju jedna u drugu na kontinuiran način. To pokazuje da su dve faze iste prirode. Izvodeći svoju jednačinu stanja Van der Vals je pretpostavio ne samo postojanje molekula (postojanje atoma je u to vreme bilo sporno[13]), već i da su oni konačne veličine i da se privlače. Pošto je bio jedan od prvih koji je pretpostavio međumolekularnu silu, koliko god bila rudimentarna, takva sila se sada ponekad naziva Van der Valsova sila.

Drugo veliko otkriće bio je Zakon o odgovarajućim stanjima iz 1880. godine, koji je pokazao da se Van der Valsova jednačina stanja može izraziti kao jednostavna funkcija kritičnog pritiska, kritične zapremine i kritične temperature. Ovaj opšti oblik je primenljiv na sve supstance (pogledajte Van der Valsovu jednačinu). Konstante specifične za jedinjenje a i b u originalnoj jednačini su zamenjene univerzalnim (nezavisnim od jedinjenja) veličinama. Upravo je ovaj zakon poslužio kao vodič tokom eksperimenata koji su na kraju doveli do utečnjavanja vodonika Džejmsa Djuara 1898. i helijuma Hajke Kamerling Onesa 1908. godine.

Van der Vals je 1890. godine objavio raspravu o Teoriji binarnih rešenja u časopisu Archives Néerlandaises. Povezujući svoju jednačinu stanja sa Drugim zakonom termodinamike, u obliku koji je prvi predložio Vilard Gibs, uspeo je da dođe do grafičkog prikaza svojih matematičkih formulacija u obliku površine koju je nazvao Ψ (psi) površina sledeći Gibsa, koji je koristio grčko slovo Ψ za slobodnu energiju sistema sa različitim fazama u ravnoteži.

Treba pomenuti i Van der Valsovu teoriju kapilarnosti, koja se u svom osnovnom obliku prvi put pojavila 1893. godine.[14] Za razliku od mehaničke perspektive na ovu temu koju je ranije dao Pjer-Simon Laplas,[15] Van der Vals je zauzeo termodinamički pristup. Ovo je u to vreme bilo kontroverzno, pošto postojanje molekula i njihovo trajno, brzo kretanje nisu bili univerzalno prihvaćeni pre nego što je Žan Batist Perin eksperimentalno potvrdio teorijsko objašnjenje Braunovskog kretanja Alberta Ajnštajna.

Vidi još[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Parsegian, V. Adrian (2005). Van der Waals Forces: A Handbook for Biologists, Chemists, Engineers, and Physicists. (Cambridge University Press), p. 2. “The first clear evidence of forces between what were soon to be called molecules came from Johannes Diderik van der Waals' 1873 Ph.D. thesis formulation of the pressure p, volume V, and temperature T of dense gases.”
  2. ^ a b Johannes Diderik van der Waals - Biographical - Nobelprize.org
  3. ^ van der Waals; J. D. (1873). Over de continuiteit van den gas- en vloeistoftoestand (On the Continuity of the Gaseous and Liquid States) (doctoral dissertation). Universiteit Leiden. 
  4. ^ Sengers 2002, str. 16
  5. ^ Kipnis, Yavelov & Rowlinson 1996
  6. ^ Sengers 2002, str. 255–256
  7. ^ Blundell, Stephen (2009). Superconductivity: A Very Short Introduction (1st izd.). Oxford University Press. str. 20. 
  8. ^ J.D. van der Waals, 1910, "The equation of state for gases and liquids," Nobel Lectures in Physics, pp. 254–265 (December 12, 1910), see [1], accessed 25 June 2015.
  9. ^ Clausius, R. (1857). „Über die Art der Bewegung, welche wir Wärme nennen”. Annalen der Physik. 176 (3): 353—380. Bibcode:1857AnP...176..353C. doi:10.1002/andp.18571760302. 
  10. ^ Andrews, T. (1869). „The Bakerian Lecture: On the Gaseous State of Matter”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 159: 575—590. doi:10.1098/rstl.1869.0021 Slobodan pristup. 
  11. ^ Van der Waals, JD (1873) Over de Continuiteit van den Gas- en Vloeistoftoestand (on the continuity of the gas and liquid state). PhD thesis, Leiden, The Netherlands.
  12. ^ Maxwell, J.C. (1874). „Van der Waals on the Continuity of Gaseous and Liquid States”. Nature. 10 (259): 477—480. Bibcode:1874Natur..10..477C. S2CID 4046639. doi:10.1038/010477a0. 
  13. ^ Tang, K.-T.; Toennies, J. P. (2010). „Johannes Diderik van der Waals: A Pioneer in the Molecular Sciences and Nobel Prize Winner in 1910”. Angewandte Chemie International Edition. 49 (50): 9574—9579. PMID 21077069. doi:10.1002/anie.201002332. 
  14. ^ Van der Waals, J.D. (1893). „Thermodynamische theorie der capillariteit in de onderstelling van continue dichtheidsverandering”. Verhand. Kon. Akad. V Wetensch. Amst. Sect. 1 (Dutch; English Translation in J. Stat. Phys., 1979, 20:197). 
  15. ^ Laplace, P.S. (1806). Sur l'action capillaire (Suppl. au livre X, Traité de Mécanique Céleste). Crapelet; Courcier; Bachelier, Paris. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Johanes Diderik van der Vals na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Јоханес_Дидерик_ван_дер_Валс&oldid=27555813”