Johannes Diderik van der Waals

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Johannes Diderik van der Waals

Johannes Diderik van der Waals (rechts) en Heike Kamerlingh Onnes (links)

Johannes Diderik van der Waals (Leiden, 23 november 1837 – Amsterdam, 8 maart 1923) was een Nederlands natuurkundige. Hij werd bekend door zijn werk op het gebied van gassen en vloeistoffen, waarvoor hij in 1910 de Nobelprijs voor de natuurkunde kreeg.

Hij was aanvankelijk onderwijzer, maar door zelfstudie slaagde hij erin zijn doctorandustitel te behalen in 1871. Al vlug werd hij enorm geboeid door de thermodynamica. Op 14 juni 1873 promoveerde Van der Waals aan de Rijksuniversiteit Leiden na het indienen van zijn proefschrift Over de continuïteit van den gas- en vloeistoftoestand, een beroemd geworden verhandeling. Op 12 december 1877 werd Van der Waals de eerste hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Amsterdam.

Sinds 1875 was hij gewoon lid van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, (KNAW).

Zijn dochter Jacqueline E. van der Waals werd, met name binnen christelijke kringen, bekend als dichteres. Zijn zoon Johannes Diderik van der Waals Jr volgde hem op als hoogleraar theoretische fysica in Amsterdam.

[bewerk] Van der Waalsvergelijking

Belangrijk is zijn bijdrage, bekend als de Van der Waalsvergelijking. Hij ontdekte dat de ideale gaswet,

$pV = nRT\!$

met
p = druk
V = volume
n = aantal mol
R = gasconstante
T = temperatuur in K,

in de praktijk enkel geldig is voor verdunde gassen. Hierin geldt de benadering van gasmoleculen als puntdeeltjes (geen eigen volume) zonder wisselwerking. Door zijn ingevoerde harde-bollentheorie, waarin moleculen niet als nietige punten worden aanzien, maar als echte deeltjes, die een bepaalde ruimte $n b$ innemen en elkaar aantrekken, kwam Van der Waals tot zijn vergelijking:

$(P+\frac{an^2}{V^2})(V-nb)=nRT \!$ (voor n mol)

Hierin zijn de parameters a en b gasafhankelijk. De druk P is verhoogd tengevolge van de kracht tussen de deeltjes, terwijl hun speelruimte V verkleind is door hun eigen volume.

Dankzij deze theorie en deze formule kon hij vele experimenteel gevonden eigenschappen van gassen verklaren, met name het bestaan van een kritische temperatuur T_k, experimenteel vastgesteld door Thomas Andrews in 1869. De kritische grootheden p_k, T_k en V_k kunnen nu via de parameters a en b worden bepaald:

$T_k = \frac{8a}{27Rb}\!$