Голландский физик Ян-Дидерик ван дер родился в Лейдене, сын Якоб ван-дер-Ваальса, плотника, и Элизабет Ван-дер-Ваальса (урожденная Ван ден Берг). После окончания начальной и средней школы в Лейдене, Ян стал учителем начальной школы. С 1862 по 1865 он учился в университете Лейдена, как вольнослушатель. В 1864 году он получил сертификат учителя средней школы по математике и физике и преподавал физику сначала в Девентер в 1864 году, а затем в Гааге, где он стал в 1866 году директором школы.
Вскоре после этого он поступил в аспирантуру в области физики и получил степень доктора в Лейдене в 1873 г. и докторскую диссертацию о непрерывности газообразного и жидкого состояний, получил горячее одобрение от Джеймса Клерка Максвелла, одного из величайших физиков XIX века . Кто сказал, из-дер-Ваальса: "Она немедленно его имя в один ряд с наиболее известных имен в науке."
Этот тезис, который позднее был переведен на немецкий и французский языки, не только утвердил репутацию Ван-дер-Ваальса, как блестящий физик, но и определила предмет его исследований до конца своей научной карьеры. Через четыре года после получения докторской степени, он стал первым профессором физики в недавно созданный Амстердамского университета, где он оставался до отставки в 1908 году, передав свой бизнес с его сыном.
Идеи Ван-дер-Ваальса повлияли записано в 1857 году, статья Рудольф Юлиус Эмануэль Клаузиус, немецкий физик, который сделал большой вклад в кинетической теории газов. Согласно этой теории, молекулы газа быстро двигаться в разных направлениях. Их нападения на стенках сосуда определить давление газа, а средняя скорость молекул (что характеризует их кинетическая энергия) прямо связана с температурой.
Клаузиус показал, как можно использовать эту теорию вывести закон, найденный экспериментально в 1662 (когда еще не было известно о молекулах), Роберт Бойль, ирландский физик и химик. состояний закон Бойля-Мариотта, что для данной массы газа при постоянной температуре, произведение давления на количество времени. Если, например, объем уменьшается в связи с тем, что цилиндр втягивается поршня, давление возрастает до такой степени, что работа остается постоянным.
Позже, в XIX веке., Другие ученые, такие, как французский физик Жак-Александр-Сезар Шарль и Жозеф-Луи Гей-Люссак показали, что при постоянном соотношении давления абсолютная температура остается постоянной. Этот закон также может быть непосредственно выведено из кинетической теории.
Эти два закона можно объединить в одно уравнение, которое справедливо при не слишком высокой плотности: PV = RT, где P - давление, V - объем, T - абсолютная температура, абсолютный нуль, т.е. -273 ° C, R - универсальная газовая постоянная.
Было известно, что это уравнение не совсем точно, и в той или иной степени для различных газов и различных условий. Газы, которые наиболее точно удовлетворяет этому уравнению называются идеальными. Исследование возможных источников ошибки, ван дер заметил, что уравнение был основан на двух предположениях: что молекулы действуют как точка массы (что примерно соответствует действительности, если они удалены друг от друга) и, что молекулы не влияют друг на другие (за исключением столкновений).
Он вошел в конечный объем для каждой молекулы и силу притяжения между молекулами (без уточнения его природы), что сокращает расстояние увеличивается. Другие исследователи позже выяснили детали, но слабое притяжение между молекулами нехимических природа все еще часто называют Ван-дер-Ваальса.
Тогда ван дер производных модифицированное уравнение состояния реального газа: (pa/V2) (V - б) = RT, где это взаимное притяжение молекул газа (деленное на V2, с учетом ослабления этого силы в большей степени, то есть. с большим среднее расстояние между молекулами), а Ь собственный объем молекул. Как и б принимать различные значения для разных газов.
Хотя Ван-дер-Ваальса и не в полной мере удовлетворяют экспериментальным данным, это было значительное улучшение по сравнению с простым законом и имеют важные последствия. Притяжения между молекулами приводит к тому, что ван дер называется внутренним давлением, которое стремится провести молекулы вместе.
Так как объем уменьшается под действием внешнего давления, внутреннее давление возрастает гораздо быстрее, чем внешние. Если она оказывается равна или превышает внешнее давление, молекулы "Мать" друг с другом и им не придется больше давления из сосуда. В результате газ становится жидким.
Это иллюстрирует убеждение Ван-дер-Ваальса, выраженное в его диссертации, что между газообразным и жидким состояниями, нет существенной разницы. Те же силы и эффекты молекулярного объема в обоих случаях. Разница между свойств газов и жидкостей из-за разницы в величине, но не в типе сил и объемных эффектов, поскольку молекулы могут располагаться ближе или дальше друг от друга.
Ван-дер-Ваальса значительно уточнены ранее наблюдались существование критической температуры различна для разных газов, выше которой газ, независимо от давления, это было невозможно перевести в жидкое состояние. Критическая температура связана с критическим объемом и критическим давлением, которые вместе определяют критическую точку, набор специальных значений температуры, давления и объема, при котором не было никаких видимых различий между газом и жидкостью: при таких условиях, оба государства примерно же резкий переход между ними.
Ван дер Ваальса критической точки используются для получения уравнения, в котором переменные температура, давление и объем выражаются через их значения в критической точке. В результате универсального отношения, что относится ко всем газа и электроэнергии в каждом конкретном случае только от критической температуры, давления и объема, а не природы газа.
Это было основой для разработки в 1880 году, его наиболее важного открытия - закона соответственных состояний. Согласно этому закону, если поведение некоторых газа и связанных с ними жидкости известно при всех температурах и давлениях, состояние любого газа или жидкости можно вычислить для любой температуры и давления, при условии, что мы знаем о своем статусе в критической температуры.
Этот закон не дает окончательного описания чрезвычайно сложный характер газов и жидкостей, но она является достаточно точным, чтобы примерно определить условия, необходимые для сжижения газов, на основе имеющихся экспериментальных данных. Руководствуясь этим законом, шотландский физик Джеймс Дьюар в 1898 г. получил жидкий водород, и Хайке Камерлинг-Оннес, голландский коллега Ван-дер-Ваальса, в 1908 году получил жидкий гелий.
В дальнейших исследованиях, ван дер пытались учесть отклонения от уравнения состояния реального газа путем введения переменной молекулярный объем. Он предположил, что молекулы могут образовывать кластер, который затем ведет себя как одна молекула большего размера. Поскольку кластер может содержать любое число одиночных молекул, газ может стать сложной смеси.
Хотя исходное уравнение Ван-дер-Ваальса, чтобы быть полезной во многих случаях, его простота в основном приносятся в жертву более точного описания поведения газа.
Ван-дер получил в 1910 Нобелевскую премию по физике "за работу над уравнением состояния газов и жидкостей. По Оскар Montelius, член Шведской королевской академии наук, во время презентации победителя", изучение ван-дер-Ваальса имеют большое значение не только для чистой науки. Современный дизайн системы охлаждения, которая в настоящее время настолько мощным фактором нашей экономики и промышленности, базирующаяся в основном на теоретические исследования награды. "
Ван-дер женился на Анне Магдалене Смит в 1864 году, она умерла, когда их три дочери и один сын был еще очень молод, и он никогда не был женат. Маленький человек, который вел скромный образ жизни, Ван-дер-ваальсовых проводит свое свободное время играет бильярд, чтение, или расширение пасьянс. Он умер в Амстердаме в 1923 году
В дополнение к Нобелевской премии, ван дер получил звание почетного доктора Кембриджского университета. Кроме того, он служил в качестве члена Королевской Нидерландской академии искусств и наук и был избран иностранным членом Французской академии наук, Берлинской королевской академии наук, Московского Императорского общества естествоиспытателей, Британского и Американского химического общества Национальная академия наук.
