Van der Waals, Johannes Diderick

 

(Leida 23.11.1837 - Amsterdam 7.3.1923) Fisico olandese. Il suo contributo più importante è contenuto nella tesi dottorale che presentò a Leida nel 1873 (Sulla continuità degli stati gassoso e liquido). Van der W. affermò di aver tratto ispirazione da un articolo del 1857 di = R.J.E. Clausius, nel quale si tratteggiavano gli elementi della teoria cinetica dei gas, e l’equazione di stato per i gas perfetti, pv = RT, si ricavava sulla base di opportune ipotesi. Di questa equazione van der W. propose una modifica che tenesse conto dell’attrazione fra le particelle e del loro volume proprio, entrambe trascurate nel modello del gas ideale:

(P + a/V2) (V - b) = nRT, dove V è il volume molare a e b non sono costanti universali, bensì due parametri ai quali devono essere assegnati valori opportuni, ricavabili per via sperimentale.

L’equazione non presenta per la curva p = pT(v) l’andamento a scalino tipico dei cambiamenti di stato liquido-vapore (= J. Clerk Maxwell), mentre descrive gli stati metastabili di liquido surriscaldato e vapore soprasaturo. L’isoterma critica è quella per la quale il tratto orizzontale si annulla cosicché la curva presenta un flesso al punto critico. L’equazione per i parametri normalizzati ai valori assunti in questo punto (parametri ridotti) è identica per tutti i gas (legge degli stati corrispondenti). Grazie a questa legge, noto il comportamento di una sostanza di riferimento, lo stato di ogni gas o liquido può essere calcolato a ogni temperatura e pressione noti i valori dei suoi parametri critici. Un’applicazione pratica della teoria è la predizione delle condizioni necessarie per la liquefazione di un gas: ciò fornì una guida importante sulla strada della liquefazione dei gas "permanenti". L’equazione di van der W. non è l’unica che sia stata proposta con gli stessi fini, ma è probabilmente la più semplice equazione di stato che esibisca molte delle caratteristiche della transizione di fase liquido-vapore. Il fatto più importante è che ne individua il carattere universale: gli esperimenti mostrano che la maggior parte delle sostanze pure, se descritte in termini dei parametri ridotti, dà luogo alla stessa curva di coesistenza liquido-vapore (Guggenheim E.A., "J. Chem.Phys.", 1945); ciò è qualitativamente riprodotto nella teoria di van der W. poiché, naturalmente, la curva di coesistenza, così espressa, vi risulta la stessa per tutti i gas (la teoria non prevede però la forma matematicamente corretta della curva stessa). Questa caratteristica di universalità si ritrova nelle trattazioni più recenti delle transizioni di fase.

 

Weber R.L., Pioneeers of Science, Adam Hilger, 1980, 19882; Baracca A., Manuale critico di meccanica statistica, CULC, Catania, 1980; Reichl L.E., A Modern Course in Statistical Physics, University of Texas Press, 1980

 

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