Chcem vedieť všetko

Johannes Diderik van der Waals

Pin
Send
Share
Send


Johannes Diderik van der Waals (23. novembra 1837 - 8. marca 1923) bol vynikajúci holandský fyzik, ktorý ako prvý získal stavovú rovnicu, ktorá popisuje stav plynov a kvapalín z hľadiska ich tlaku, teploty a objemu. Jeho rovnica je všeobecnejšia ako tzv. Zákon o ideálnom plyne v tom, že berie do úvahy účinok medzimolekulových síl a veľkosti molekúl, ktoré sa v ideálnom plyne považujú za zanedbateľné.

Životopis

Johannes Diderik van der Waals sa narodil v holandskom meste Leiden. Bol najstarším z ôsmich detí1 Jacobus van der Waals, tesár a jeho manželka Elisabeth van den Burg. Z dôvodu finančnej situácie rodiny nemohol van der Waals navštevovať formálnu strednú školu, ktorá vyučovala latinčinu a gréčtinu, dokončil však rozšírené základné vzdelanie. Dokladom o štúdiu mohol získať štúdiom na vlastnú päsť a absolvovaním štandardných testov.

Kariéra vo výučbe

Van der Waals vyučoval základnú školu v rokoch 1856 - 1861,2 a od roku 1862 do roku 1865 študoval matematiku a fyziku na univerzite v Leidene.3 V roku 1864 získal pozíciu na strednej škole v Devente, kde vyučoval matematiku a fyziku. Nasledujúci rok bol ženatý s Annou Magdalenou Smitovou. Manželia mali tri dcéry a syna: Anne Madeleine; Jacqueline Elisabeth, ktorá sa stala básnikom; Johanna Diderica; a Johannes Diderik ml., ktorý nasledoval kroky jeho otca a stal sa fyzikom.

V roku 1866 sa van der Waals presťahoval do Haagu, kde vyučoval na strednej škole a nakoniec sa stal jeho riaditeľom. Na univerzite v Leidene pokračoval v štúdiu pokročilej matematiky a fyziky, ale kvôli nedostatku formálneho stredoškolského vzdelávania musel získať výnimku, aby mohol pokračovať v doktorandskom štúdiu. Štát nakoniec upustil od požiadaviek na klasický jazyk. Štúdium u Pietera Rijkeho získal v roku 1873 doktorátom na základe dizertačnej práce, ktorá rýchlo upútala pozornosť medzinárodnej vedeckej komunity.

Van der Waalsova rovnica štátu

Diplomová práca Van der Waalsa bola oprávnená Over de Continuïteit van den Gas- en Vloeistoftoestand (O kontinuite stavu plynu a kvapaliny). V tejto práci odvodil rovnicu štátu, ktorá nesie jeho meno. Dôležitosť tejto práce je, že poskytla model, v ktorom sa kvapalina a plynná fáza látky spoja do seba kontinuálnym spôsobom. Ukazuje, že tieto dve fázy sú v skutočnosti rovnakej povahy. Pri odvodení svojej rovnice stavu van der Waals predpokladal nielen existenciu molekúl (ktoré boli vo fyzike v tom čase sporné), ale aj to, že majú konečnú veľkosť a navzájom sa priťahujú. Pretože bol jedným z prvých, ktorý predpokladal intermolekulárnu silu, nech je akokoľvek rudimentálna, táto sila sa niekedy nazýva van der Waalsova sila.

Pre ideálny plyn - ten, v ktorom je možné zanedbať veľkosť a vzájomnú príťažlivosť molekúl - je produkt tlaku a objemu vzorky plynu úmerný absolútnej teplote. Van der Waals pridal podmienky tak k tlaku, ako aj k objemu, aby zodpovedal vzájomnej príťažlivosti molekúl a ich veľkosti. Jeho rovnica obsahuje dve konštanty, ktoré sa líšia pre rôzne plyny.

Jedným zo záverov, ktoré by bolo možné vyvodiť z výskumu van der Waalsa, bolo to, že pre plyn existuje kritická teplota, nad ktorou nie je možné kondenzovať plyn na kvapalinu.

Van der Waals našiel inšpiráciu pre svoju tézu po prečítaní pojednávania Rudolfa Clausia z roku 1857 s názvom Über die Art der Bewegung welche wir Wärme nennen (O druhu pohybu, ktorý nazývame teplo),4 spolu s ďalšími dokumentmi a knihami od Clausiusa. Van der Waals bol neskôr značne ovplyvnený spismi Jamesa Maxwella, Ludwiga Boltzmanna a Josiaha Willarda Gibbsa, ktorí všetci pracovali na podobných problémoch v kinetickej teórii plynov.

Reakcia vedeckej komunity

Netrvalo dlho, kým sa vedecká komunita zapojila do nových výsledkov. Maxwell, ktorý už vyvinul svoju vlastnú teóriu o pohybe molekúl v plyne, ocenil za svoju prácu van der Waalsa. „Toto okamžite zaraďuje svoje meno medzi popredných vedcov,“ uviedol Maxwell príroda rok po uverejnení dizertačnej práce van der Waalsa.

Na základe svojej rovnice stavu bol van der Waals schopný odhadnúť veľkosť molekuly vodíka.

Ocenenia rýchlo nasledovali. V roku 1875 bol prijatý za člena Kráľovskej akadémie umení a vied av roku 1877 bol menovaný profesorom fyziky na Amsterdamskej univerzite.

Nový zákon odhalil

Druhý veľký objav van der Waals bol uverejnený v roku 1880: Zákon zodpovedajúcich štátov, Tento zákon ukazuje, že po mierke teploty, tlaku a objemu podľa ich príslušných kritických hodnôt sa získa všeobecná forma rovnice stavu, ktorá je použiteľná pre všetky látky. Tento zákon slúžil ako vodítko pri pokusoch, ktoré viedli k skvapalneniu hélia Heike Kamerlingh Onnes. O desať rokov neskôr bol van der Waals schopný vyriešiť situáciu materiálu zloženého zo zmesi dvoch látok.

V roku 1881 van der Waals nainštaloval nové laboratórium v ​​Amsterdame. Hoci sa veľmi zaujímal o experimentálnu stránku fyziky, hovorí sa, že sám nevykonával experimenty, ale vo všeobecnosti využíval služby asistenta. Počas 80. rokov 20. storočia úzko komunikoval s Kamerlinghom Onnesom, ktorý experimentoval so skvapalňovaním a tuhnutím plynov pri veľmi nízkych teplotách.

Neskoršie roky

Van der Waals zostal aktívny v Kráľovskej spoločnosti počas celej svojej kariéry a od roku 1896 do roku 1912 pôsobil ako jej sekretár. V roku 1898 preložil všetky dokumenty do spoločnosti preložené do angličtiny, aby mohli osloviť širšie publikum.

V roku 1908 odišiel z Amsterdamskej univerzity.5

Za svoju prácu o správaní sa tekutín a plynov získal Nobelovu cenu za fyziku v roku 1910.

Van der Waals zomrel v Amsterdame v roku 1923.

Dedičstvo

Van der Waals sa pripojil k dlhému zoznamu vedcov, ktorí boli učiteľmi stredných škôl, keď významne prispievali do svojich odborov. Napriek nedostatku formálneho vzdelania Van der Waals preukázal vytrvalosť v tvár nepriazni osudu a doktorát nedokončil, kým nedosiahol 30 rokov. Určite je vzorom pre tých, ktorí nevyužili bežnú cestu vysokoškolského vzdelávania.

Život Van der Waals svedčí o dôležitosti výučby pre ďalší rozvoj vied. Učiteľ musí svojim študentom jasne vysvetliť pojmy a experimenty, čo vedie k potrebe objasnenia rôznych myšlienok, ktoré vychádzajú zo súboru vedeckých poznatkov. Tento druh skúmania je úrodnou oblasťou na objavovanie, ako sa opakovane preukázalo v živote mnohých vedcov, od Johna Daltona po Josefa Loschmidta až po samotného van der Waalsa.

Pozri tiež

  • atóm
  • plynový
  • Heike Kamerlingh Onnes
  • vodík
  • molekula

Poznámky

  1. ↑ Mitchell, Brian S. 2004. Úvod do materiálového inžinierstva a vedy pre chemických a materiálových inžinierov, Hoboken, NJ: John Wiley. 12. ISBN 0471436232
  2. ↑ Mitchell, 12.
  3. ↑ Ekspong, Gösta, Tore Frängsmyr a S. Lundquist. 1992. Physics. Nobelovy prednášky vrátane prezentačných prejavov a životopisov laureátov, Singapur: River Edge, NJ. 266. ISBN 9810207263
  4. ↑ Van der Waals, Johannes, D. 1910. Štátna rovnica pre Nobelovu prednášku o plynoch a tekutinách. Načítané 9. januára 2008.
  5. ↑ Mitchell, 12

Referencie

  • Berkel, Klaas van, Albert Van Helden a L. C. Palm. 1999. História vedy v Holandsku: Prieskum, Témy a Referencie, Leiden: Brill. ISBN 9004100067
  • Ekspong, Gösta, Tore Frängsmyr a S. Lundquist. 1992. fyzika, Nobelovy prednášky vrátane prezentačných prejavov a životopisov laureátov. Singapur: River Edge, NJ. ISBN 9810207263
  • Kipnis, Aleksandr Yakovlevich, Boris Efimovich Yavelov a John Shipley Rowlinson. 1996. Van der Waals and Molecular Science. Oxford, UK: Oxford University Press. ISBN 0-19-855210-6
  • Parsegian, V. Adrian. 2006. Van der Waals Forces: Príručka pre biológov, chemikov, inžinierov a fyzikov, New York, NY: Cambridge University Press. ISBN 0521839068
  • Prins, J.A. 1990. Waals, Johannes Diderik van der. Slovník vedeckej biografie, New York: Synovia Charlesa Scribnera.
  • Siders, Johanna Levelt. Z roku 2003. How Liquids Unmix: Objavy školy Van der Waals a Kamerlingh Onnes, Amsterdam, NL: Koninklijke Nerlandse Akademie van Wetenschappen. ISBN 9069843579

Pin
Send
Share
Send