Войти
Йоханнес Дидерик ван дер Ваальс (голландское произношение: (
слушайте ); 23 ноября 1837 - 8 марта 1923) был голландским физиком-теоретиком и термодинамиком, известным своими новаторскими работами по уравнению состояния для газов и жидкостей. Ван дер Ваальс начал свою карьеру школьным учителем. Он стал первым профессором физики в Амстердамском университете, когда в 1877 году старый Атеней был преобразован в муниципальный университет. Ван дер Ваальс получил в 1910 г. Нобелевскую премию по физике за свою работу над уравнением состояния для газов и жидкостей.
Его имя в первую очередь связано с уравнение Ван-дер-Ваальса состояния состояния, которое описывает поведение газов и их конденсацию в жидкую фазу. Его имя также связано с силами Ван-дер-Ваальса (силы между стабильными молекулами ), с молекулами Ван-дер-Ваальса (небольшие молекулярные кластеры, связанные силами Ван-дер-Ваальса.), и с радиусами Ван-дер-Ваальса (размеры молекул). Как сказал Джеймс Клерк Максвелл, «не может быть никаких сомнений в том, что имя Ван дер Ваальса скоро станет одним из ведущих в молекулярной науке."
. В своей диссертации 1873 года Ван дер Ваальс отметил неидеальность реальных газов и объяснил это существованием межмолекулярных взаимодействий. Он ввел первое уравнение состояния, выведенное Предположение о конечном объеме, занимаемом составляющими молекулами. Возглавляемые Эрнстом Махом и Вильгельмом Оствальдом, возникло сильное философское течение, отрицавшее существование молекул конец XIX века. Молекулярное существование считалось недоказанным, а молекулярная гипотеза ненужной. Во время написания диссертации Ван-дер-Ваальса (1873 г.) молекулярная структура жидкостей имела не принимались большинством физиков, а жидкость и пар часто считались химически разными. Но работа Ван дер Ваальса подтвердила реальность количество молекул и позволило оценить их размер и силу притяжения. Его новая формула произвела революцию в изучении уравнений состояния. Сравнивая свое уравнение состояния с экспериментальными данными, Ван-дер-Ваальс смог получить оценки действительного размера молекул и силы их взаимного притяжения..
Эффект Ван-дер-Ваальса. работы по молекулярной физике в ХХ веке были прямыми и фундаментальными. Введя параметры, характеризующие размер молекулы и притяжение, при построении своего уравнения состояния, Ван дер Ваальс задал тон современной молекулярной науке. То, что молекулярные аспекты, такие как размер, форма, притяжение и мультиполярные взаимодействия, должны лечь в основу математических формулировок термодинамических и транспортных свойств жидкостей, в настоящее время считается аксиомой. С помощью уравнения состояния Ван-дер-Ваальса параметры критических точек газов могут быть точно предсказаны на основе термодинамических измерений, выполненных при гораздо более высоких температурах. Азот, кислород, водород и гелий впоследствии подверглись ожижению. На Хайке Камерлинг-Оннес значительное влияние оказали новаторские работы Ван дер Ваальса. В 1908 году Оннес стал первым, кто произвел жидкий гелий ; это привело непосредственно к его открытию в 1911 году сверхпроводимости.
Йоханнес Дидерик ван дер Ваальс родился 23 ноября 1837 года в Лейдене в Нидерландах. Он был старшим из десяти детей, рожденных Якобом ван дер Ваальсом и Элизабет ван ден Берг. Его отец был плотником в Лейдене. Как было обычно для всех девочек и мальчиков из рабочего класса в 19 веке, он не ходил в среднюю школу, которая давала бы ему право поступать в университет. Вместо этого он пошел в школу «продвинутого начального образования», которую окончил в пятнадцать лет. Затем он стал учеником учителя в начальной школе. Между 1856 и 1861 годами он прошел курсы и получил необходимую квалификацию, чтобы стать учителем начальной школы и завучем.
В 1862 году он начал посещать лекции по математике, физике и астрономии в университете в своем родном городе, хотя он не мог быть зачислен в качестве обычного студента частично из-за отсутствия у него образования в классические языки. Однако в Лейденском университете было положение, позволяющее иностранным студентам проходить до четырех курсов в год. В 1863 году голландское правительство открыло новую среднюю школу (HBS, школа, предназначенная для детей из высших средних классов). Ван дер Ваальс - в то время глава начальной школы - хотел стать учителем HBS по математике и физике и два года учился в свободное время для сдачи необходимых экзаменов.
В 1865 году он был назначен учителем физики в HBS в Девентере, а в 1866 году он получил такую должность в Гааге, что было достаточно близко в Лейден, чтобы позволить Ван дер Ваальсу возобновить свои курсы в университете. В сентябре 1865 года, незадолго до переезда в Девентер, Ван дер Ваальс женился на восемнадцатилетней Анне Магдалене Смит.
Ван дер Ваальсу все еще не хватало знаний классических языков, которые дали бы ему право поступать в университет в качестве обычного студента и сдавать экзамены. Однако случилось так, что закон, регулирующий поступление в университеты, был изменен, и министр образования мог освободить от изучения классических языков. Ван дер Ваальс получил это разрешение и сдал квалификационные экзамены по физике и математике для докторантуры.
14 июня 1873 года в Лейденском университете он защитил докторскую диссертацию Over de Continuiteit van den Gas-en Vloeistoftoestand ( о непрерывности газообразного и жидкого состояния) под Pieter Rijke. В своей диссертации он представил концепции молекулярного объема и молекулярного притяжения.
В сентябре 1877 года Ван дер Ваальс был назначен первым профессором физики в только что основанном Муниципальном университете Амстердама. Двумя его известными коллегами были физико-химик Якобус Хенрикус ван 'т-Хофф и биолог Гуго де Фриз. До выхода на пенсию в возрасте 70 лет Ван дер Ваальс оставался в Амстердамском университете. Его сменил его сын Иоганнес Дидерик ван дер Ваальс-младший, который также был физиком-теоретиком. В 1910 году в возрасте 72 лет Ван дер Ваальс был удостоен Нобелевской премии по физике. Он умер в возрасте 85 лет 8 марта 1923 года.
Основной интерес Ван-дер-Ваальса был в области термодинамики. На него повлиял трактат Рудольфа Клаузиуса '1857 года, озаглавленный Über die Art der Bewegung, welche wir Wärme nennen (О виде движения, которое мы называем теплом). Позднее на Ван дер Ваальса большое влияние оказали произведения Джеймса Клерка Максвелла, Людвига Больцмана и Уилларда Гиббса. Работа Клаузиуса заставила его искать объяснение экспериментов Томаса Эндрюса, которые показали в 1869 году существование критических температур в жидкостях. Ему удалось дать полуколичественное описание явлений конденсации и критических температур в своей диссертации 1873 года, озаглавленной Over de Continuiteit van den Gas-en Vloeistoftoestand (О непрерывности газового и жидкого состояний). Эта диссертация была отличительной чертой физики и сразу была признана таковой, например Автор Джеймс Клерк Максвелл, который хвалебно рассмотрел его в Nature.
В этой диссертации он вывел уравнение состояния, носящее его имя. Эта работа дала модель, в которой жидкая и газовая фазы вещества непрерывно сливаются друг с другом. Это показывает, что две фазы имеют одинаковую природу. При выводе уравнения состояния Ван-дер-Ваальс предполагал не только существование молекул (существование атомов в то время оспаривалось), но также то, что они имеют конечный размер и притягиваются друг к другу. Так как он был одним из первых, кто постулировал межмолекулярную силу, какой бы элементарной она ни была, такую силу теперь иногда называют силой Ван-дер-Ваальса.
Вторым крупным открытием был Закон о соответствующих состояниях 1880 года, который показал, что уравнение состояния Ван-дер-Ваальса может быть выражено как простая функция критического давления, критического объема и критической температуры. Эта общая форма применима ко всем веществам (см. уравнение Ван-дер-Ваальса.) Константы a и b, специфичные для соединения соединения, в исходном уравнении заменены универсальными (независимыми от соединения) величинами. Именно этот закон послужил руководством во время экспериментов, которые в конечном итоге привели к сжижению водорода Джеймсом Дьюаром в 1898 году и гелия <149.>от Хайке Камерлинг-Оннес в 1908 году.
В 1890 году Ван дер Ваальс опубликовал трактат по теории двоичных решений в Архиве Нерландез. Связав свое уравнение состояния с Вторым законом термодинамики в форме, впервые предложенной Уиллардом Гиббсом, он смог прийти к графическому представлению своих математических формулировок в форме поверхности, которую он назвал Ψ (Psi) поверхность по Гиббсу, который использовал греческую букву Ψ для свободной энергии системы с различными фазами в равновесии.
Следует также упомянуть теорию Ван дер Ваальса о капиллярности, которая в своей основной форме впервые появилась в 1893 году. В отличие от механической точки зрения на предмет предоставленный ранее Пьером-Симоном Лапласом, Ван-дер-Ваальс использовал термодинамический подход. В то время это вызывало споры, поскольку существование молекул и их постоянные быстрые реакции не были общепризнанными до , когда Жан Батист Перрен экспериментально подтвердил теоретическое объяснение Альбертом Эйнштейном Броуновское движение.
Он женился на Анне Магдалене Смит в 1865 году, и у пары было три дочери (Энн Мадлен, [nl ], Джоанна Дидерика) и один сын, физик [nl ] Жаклин была известной поэтессой. Племянник ван дер Ваальса Питер ван дер Ваальс был краснодеревщиком и ведущей фигурой в Саппертоне, Глостершир, школе движения Искусств и ремесел. Жена Йоханнеса ван дер Ваальса умерла от туберкулеза в 1881 году в возрасте 34 лет. Вдовец Ван дер Ваальс больше не женился и был настолько потрясен смертью своей жены, что почти ничего не публиковал. десятилетие. Он умер в Амстердаме 8 марта 1923 года, через год после смерти его дочери Жаклин.
Ван дер Ваальс получил множество наград и отличий, помимо Нобелевской премии 1910 года по физике. Он был удостоен звания почетного доктора Кембриджского университета ; стал почетным членом Московского императорского общества естествоиспытателей, Королевской ирландской академии и Американского философского общества ; Член-корреспондент Institut de France и; Ассоциированный член; и иностранный член Лондонского химического общества, Национальной академии наук США и Accademia dei Lincei Рима. Ван дер Ваальс был членом Королевской голландской академии наук с 1875 года. С 1896 по 1912 год он был секретарем этого общества. Кроме того, он был избран почетным членом Нидерландского химического общества в 1912 году.
... Нет никаких сомнений в том, что имя Ван дер Ваальса скоро будет среди передовых в молекулярной науке,
— Джеймс Клерк Максвелл в журнале Nature (1873).... Будет совершенно ясно, что во всех моих исследованиях я был совершенно убежден в реальном существовании молекул, что я никогда не считал их плодом моего воображения или даже просто центрами силовых эффектов. Я считал их настоящими телами, поэтому то, что мы называем «телом» в повседневной речи, лучше всего называть «псевдотелом». Это совокупность тел и пустого пространства. Мы не знаем природы молекулы, состоящей из одного химического атома. Было бы преждевременно искать ответ на этот вопрос, но признание этого незнания никоим образом не умаляет веры в его реальное существование. Когда я начал учиться, у меня было ощущение, что я почти одинок со своим мнением. И когда, как это произошло уже в моем трактате 1873 года, я определил их количество в одном граммо-моль, их размер и характер их действия, я укрепился в своем мнении, но все же во мне часто возникал вопрос, действительно ли в конечном итоге Анализ молекулы - это плод воображения и всей молекулярной теории. И теперь я не думаю, что будет преувеличением утверждать, что реальное существование молекул повсеместно предполагается физиками. Многие из тех, кто больше всего противился этому, в конечном итоге были покорены, и моя теория, возможно, сыграла важную роль. И именно в этом, как мне кажется, шаг вперед. Любой, кто знаком с работами Больцмана и Уилларда Гиббса, признает, что физики, обладающие большим авторитетом, верят, что сложные явления теории тепла можно интерпретировать только таким образом. Для меня большое удовольствие, что все большее число молодых физиков находят вдохновение для своей работы в исследованиях и размышлениях над молекулярной теорией...
— Заметки Йоханнеса Д. ван дер Ваальса в Нобелевской лекции «Уравнение состояния для газы и жидкости (12 декабря 1910 г.) | Викискладе есть медиафайлы, связанные с Йоханнесом Дидериком ван дер Ваальсом. |
 | Викиисточник содержит оригинальные работы, написанные авторами или о :. Йоханнес Дидерик ван дер Ваальс |
, включая Нобелевскую лекцию, 12 декабря 1910 г. Уравнение состояния для газов и Жидкости
