Especial de Sábado

Ganhadores do Premio Nobel de Física

Borges e Nicolau

x

1910

Johannes Diederik van der Waals – "por seu trabalho no estabelecimento da equação de estado para gases e líquidos.".

Johannes Diederik van der Waals (1837-1923), físico holandês 

No estudo do comportamento de um gás perfeito ou gás ideal, considera-se o seguinte modelo:

• as moléculas do gás movimentam-se caoticamente;
• os choques entre as moléculas e contra as paredes do recipiente são perfeitamente elásticos;
• as moléculas não exercem forças entre si, exceto quando colidem;
• as moléculas apresentam volume próprio desprezível em comparação com o volume ocupado pelo gás. As moléculas podem ser consideradas pontos materiais.
Para um gás perfeito, pode-se aplicar a equação de Clapeyron:
 x

p.V = n.R.T

Johannes Diederik van der Waals, distinguido com o prêmio Nobel de Física de 1910 por seu trabalho no estabelecimento da equação de estado para gases e líquidos, realizou estudos sobre os gases reais, levando em conta dois aspectos:
1) O volume próprio das moléculas que não é desprezível. Portanto, as moléculas ocupam um certo volume no recipiente que contém o gás, isto é, elas não são pontos materiais.
2) As forças de atração existente entre as moléculas, isto é, as moléculas não exercem forças entre si só quando colidem.
Levando-se em conta estes fatores van der Waals estabeleceu para os fluidos reais (gases, vapores e líquidos) uma nova equação, conhecida hoje como Equação de van der Waals.
Para 1 mol de substância, temos a equação:
 x

[(p+(a/V²)].(V-b) = R.T

a e b são constantes para cada gás, denominadas constantes de van der Waals.
O termo a/V² é chamado pressão de coesão e está associado às forças de atração existente entre as moléculas (forças intermoleculares). Van der Waals estabeleceu que a pressão de coesão é inversamente proporcional ao quadrado do volume V, sendo a constante de proporcionalidade. O termo b, chamado covolume, está associado ao volume ocupado pelas moléculas.
No caso dos gases perfeitos, temos a = 0 e b = 0, resultando a equação de Clapeyron, para 1 mol:
x

p.V = R.T

Um gás real submetido a altas temperaturas e baixas pressões (gás rarefeito) apresenta um comportamento que se aproxima ao de um gás ideal. De fato, para dada massa de gás, ocupando um grande volume, o termo a/V² é desprezível quando comparado com p e b é também desprezível quando comparado com V. Assim, chega-se à equação de Clapeyron.

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Próximo Sábado: Ganhador do Premio Nobel de 1911:
Wilhelm Wien, pela descoberta das leis a respeito da radiação térmica.