Van-der-Waals-Gleichung
Reales Gasgesetz
Basiswissen
[p+a(n/V)²]·[V-n·b] = n·R·T - diese Gleichung beschreibt das Verhalten realer Gase. Real heißt: die Teilchen werden mit Masse, Volumen unter mit gegenseitigen Anziehungs- und Abstoßungskräften gedacht. Das ist hier kurz vorgestellt.
Formel
- [p+a(n/V)²]·[V-n·b] = n·R·T
Legende
- p = Druck des Gases, z. B. in Pascal ↗
- n = Stoffmenge des Gases, z. B. in mol ↗
- V = Volumen des Gases, z. B. in Kubikmeter ↗
- R = 8,3144598 J/(K·mol) allgemeine Gaskonstante ↗
- a = Berücksichtigt Anziehungskräfte zwischen Gasmolekülen
- b = Berücksichtigt das Eigenvolumen einzelner Gasmoleküle
Was ist a?
Das kleine a ist einer der sogenannten Van-der-Waals-Konstanten und heißt Kohäsionsdruck(-parameter). In dieser Zahl werden die gegenseitigen Anziehungs- und Abstoßungskräfte realer Gasmoleküle abgebildet. Tendenziell haben Moleküle mit größerer Oberfläche auch größere a-Werte. Die Tabelle unten gibt die Werte in kPa·dm^6/mol² oder 10⁻³·(Pa·m⁶)/mol² oder 10⁻³·(J·m³)/mol²:
- Helium (He) | 3,45
- Neon (Ne) | 21,3
- Argon (Ar) | 136,3
- Wasserstoff (H2)[1] | 24,7
- Stickstoff (N2) | 140,8
- Sauerstoff (O2) | 137,8
- Luft (80 % N2, 20 % O2) | 135,8
- Kohlendioxid (CO2) | 363,7
- Wasser (H2O) | 557,29
- Chlor (Cl2) | 657,4
- Ammoniak (NH3) | 422,4
- Methan (CH4) | 225
- Benzol (C6H6) | 52,74
- Decan (C10H22) | 37,88
- Octan (C8H18) | 18,82
Was ist b?
Das kleine b ist einer der sogenannten Van-der-Waals-Konstanten und heißt Kovolumen. In dieser Zahl wird das reale Volumen eines jeden einzelnen Gasteilchens abgebildet. Größere Moleküle haben tendenziell auch größere b-Werte. Die Einheiten sind cm³/mol oder 10⁻⁶·m³/mol:
- Helium (He) | 23,7
- Neon (Ne) | 17,1
- Argon (Ar) | 32,2
- Wasserstoff (H2)[1] | 26,6
- Stickstoff (N2) | 39,1
- Sauerstoff (O2) | 31,8
- Luft (80 % N2, 20 % O2) | 36,4
- Kohlendioxid (CO2) | 42,7
- Wasser (H2O) | 31
- Chlor (Cl2) | 56,2
- Ammoniak (NH3) | 37,1
- Methan (CH4) | 42,8
- Benzol (C6H6) | 304,3
- Decan (C10H22) | 237,4
- Octan (C8H18) | 119,3
Historisch
Johannes Diderik van der Waals war ein niederländischer Physiker. 1910 erhielt er den Nobelpreis für Physik. Siehe auch Niederlande ↗
Fußnoten
- [1] Johannes Diderik van der Waals: Over de Continuiteit van den gas- en vloeistoftoestand. Sijthoff, Leiden 1873, deutsch: Die Kontinuität des gasförmigen und flüssigen Zustandes. Barth, Leipzig 1881
- [2] James Clerk Maxwell: On The dynamical evidence of the moleculkar constitution of bodies. In: Nature. Band 11, 1875, S. 357–359 und 374–377
