Ugrás a tartalomhoz

Johannes Diderik van der Waals

A Wikiszótárból, a nyitott szótárból

Angol


Főnév

Johannes Diderik van der Waals (tsz. Johannes Diderik van der Waalses)

  1. (informatika) Johannes Diderik van der Waals (1837. november 23. – 1923. március 8.) holland fizikus, akit elsősorban a van der Waals-egyenlet megalkotójaként ismerünk, amely az ideális gázoktól eltérő – reális gázok – viselkedését írja le. Ezzel az elmélettel hidat teremtett a molekuláris kölcsönhatások és a makroszkopikus gázviselkedés között. Munkásságáért 1910-ben fizikai Nobel-díjban részesült.


Korai élet és tanulmányok

Születés: 1837. november 23., Leiden, Hollandia Családi háttér: Apja ácsmester volt, szerény körülmények között éltek.

Mivel származása miatt nem volt jogosult a holland egyetemekre beiratkozni (mert nem rendelkezett a szükséges latin nyelvismerettel), van der Waals önképzés révén képezte magát. Később változtak a szabályok, így mégis tudományos pályára lépett:

  • Tanítói pályával kezdett, majd matematikatanár lett.
  • Csak 26 évesen kezdhetett el egyetemi szintű tanulmányokat.
  • 1873-ban doktorált a Leideni Egyetemen, disszertációjának címe: Over de Continuïteit van den Gas- en Vloeistoftoestand (A gáz- és folyadékállapot folytonosságáról).

Ez a dolgozat már tartalmazta a híres van der Waals-egyenletet.


A van der Waals-egyenlet

Az ideális gázok esetén az állapotegyenlet egyszerű:

Ez feltételezi, hogy a gázmolekulák térfogat nélküli pontszerű részecskék, és nincs kölcsönhatás közöttük. Ez azonban valóságban nem igaz.

Van der Waals korrekciói

A valóságos gázokat a következő módosított egyenlet írja le:

ahol:

  • = nyomás
  • = moláris térfogat
  • = hőmérséklet
  • = gázállandó
  • , = anyagfüggő állandók:
    • : vonzóerők (intermolekuláris kölcsönhatás) miatti nyomáskorrekció
    • : a molekulák térfogata miatti térfogatkorrekció

Jelentősége

Ez az egyenlet először vezette be kvantitatív módon a molekulák közötti erőhatásokat és saját térfogatot a gázelméletbe.

  • Leírta a kritikus állapotot: azt a pontot, ahol a gáz és folyadék nem különíthető el.
  • Lehetővé tette a folyadék–gáz átmenet egységes értelmezését.
  • Az állapotegyenlet még ma is szerepel minden fizika- és kémiatankönyvben.


További tudományos hozzájárulásai

1. Kritikus hőmérséklet és nyomás

Megmutatta, hogy minden anyagnak van egy kritikus hőmérséklete, amely fölött nem cseppfolyósítható, bármilyen nyomáson is próbáljuk. Ez elméleti alapot adott a későbbi kriogén kutatásoknak (pl. hélium cseppfolyósítása).

2. Folyadékok viselkedése

Van der Waals azt is felismerte, hogy a folyadékok nemcsak sűrűbb gázok, hanem sajátos állapotú anyagok, amelyeket külön intermolekuláris elmélettel kell leírni. Elmélete utat nyitott az intermolekuláris potenciálok tanulmányozása felé.

3. Felületi feszültség és kohézió

Munkássága nyomán később megalkották a van der Waals-erőket, amelyek a gyenge, nem-kovalens kölcsönhatásokat (pl. London-diszperziós erők) írják le. Ezek kulcsszerepet játszanak:

  • Biológiai makromolekulák stabilitásában (pl. DNS, fehérjék),
  • Anyagtudományban,
  • Nanotechnológiában.


Egyetemi pályafutás

  • 1877-ben ő lett az Amszterdami Egyetem első természettan-professzora.
  • Itt dolgozott egészen nyugdíjazásáig (1907), és több generációnyi fizikust nevelt.
  • A fizika oktatásának egyszerűsítése is fontos célja volt; világos stílusban írt és tanított.


Nobel-díj (1910)

1910-ben megkapta a fizikai Nobel-díjat, az indoklás szerint:

„az állapotegyenletekért, amelyek figyelembe veszik a molekulák méretét és az egymásra gyakorolt vonzó hatásukat.”

Ez az elismerés megerősítette pozícióját a 20. század eleji fizika egyik alapítójaként, különösen a statisztikus mechanika és termodinamika határterületein.


Magánélete és jelleme

  • Nős volt, felesége Anna Magdalena Smit.
  • Négy gyermekük született, közülük Johanna van der Waals szintén fizikus lett.
  • Visszahúzódó, munkájának élő tudósként ismerték.
  • Tagja volt a Holland Királyi Tudományos Akadémiának.


Halála és öröksége

1923. március 8-án hunyt el Amszterdamban, 85 évesen.

Tudományos öröksége:

  • A van der Waals-erők alapfogalom a fizikában, kémiában, biológiában.
  • Az általa bevezetett egyenlet sokkal pontosabb képet adott a valós gázok viselkedéséről.
  • A molekuláris kölcsönhatások kvantitatív leírásának első lépéseit ő tette meg.
  • Az egyik első fizikus volt, aki mély kapcsolatot látott a makroszkopikus és mikroszkopikus világ között – a molekulák világa és a gáz viselkedése között.


Tiszteletére elnevezve

  • Van der Waals-erő: gyenge, rövid hatótávolságú kölcsönhatás, nem-kovalens jelleget mutat.
  • Van der Waals-egyenlet: valós gázok állapotegyenlete.
  • Van der Waals-kötés: általános elnevezés a gyenge molekulák közötti kölcsönhatásra.
  • Számos intézmény, utca, díj viseli nevét világszerte.


Összegzés

Jellemző Részlet
Teljes név Johannes Diderik van der Waals
Születés 1837. november 23., Leiden
Halál 1923. március 8., Amszterdam
Szakterület Statisztikus mechanika, termodinamika
Legfőbb eredmény Van der Waals-egyenlet
Nobel-díj 1910 – a valós gázok leírásáért
Örökség Molekuláris kölcsönhatások és kritikus pont elmélete


Záró gondolat

Johannes Diderik van der Waals munkássága alapjaiban változtatta meg, ahogyan a fizikusok és vegyészek a gázokról, folyadékokról és anyagokról gondolkodnak. Ő volt az első, aki reális fizikai tartalommal töltötte meg az elméleti modelleket, figyelembe véve az atomok közötti erőket és térfogatot. Hatása máig érezhető, az anyagtudománytól a biomolekulák szerkezetéig – valóban egyike a fizika alapköveit lerakó elméleti úttörőknek.

További információk

A lap eredeti címe: „https://hu.wiktionary.org/w/index.php?title=Johannes_Diderik_van_der_Waals&oldid=3505356”