Van-der-Waals Gas

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DIE VAN-DER-WAALS ZUSTANDSGLEICHUNG

Die Van-der-Waals Gleichung ist eine Zustandsgleichung, die genähert das Verhalten realer Gase beschreibt. Dabei wird, im Gegensatz zur Zustandsgleichung des idealen Gases, die Wechselwirkung der Teilchen (und damit auch deren Eigenvolumen) berücksichtigt.

Die Koeffizienten a, b hängen dabei von der Teilchenzahl N ab (b ist proportional zu N, a zu ). Üblicherweise werden a, b auf ein Mol bezogen.

In der Statistischen Physik wird gezeigt:

Die Van-der-Waals Gleichung steht in engem Zusammenhang mit der "Virialentwicklung", d.h. einer Entwicklung des Druckes nach Potenzen der Dichte.

Mit , und der Dichte ergibt sich aus der VdW-Gleichung mittels Division durch V:

Die Koeffizienten dieser Entwicklung von p nach n können nun mit dem Ergebnis der Virialentwicklung verglichen werden. Daraus ergibt sich:

V(r) ist dabei das Wechselwirkungspotential der Teilchen, das als eine Funktion des Abstandes r der Teilchenzentren angesetzt wird. bedeutet den Wert von r, für den V(r) eine Nullstelle hat. Man kann als Teilchenradius auffassen.

Die Bedeutung der beiden Koeffizienten a,b kann demnach anschaulich so zusammengefaßt werden:

(In der Praxis bestimmt man jedoch a,b nicht z.B. über das Eigenvolumen der Teilchen, sondern aus einem Fit der experimentell bestimmten Zustandsgleichung an die VdW-Gleichung)


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Online-Skript Thermodynamik und Statistische Physik