Johannes Diderik van der Waals

Johannes Diderik van der Waals Medalha Nobel
Equação de Van der Waals, Forças de Van der Waals
Nascimento 23 de novembro de 1837
Leiden, Holanda do Sul
Morte 8 de março de 1923 (85 anos)
Amesterdão, Holanda do Norte
Nacionalidade Neerlandês
Cidadania Reino dos Países Baixos
Filho(s) Johannes Diderik van der Waals jr.
Alma mater Universidade de Leiden
Ocupação físico, químico, professor, matemático, físico teórico, professor universitário
Prêmios Nobel prize medal.svg Nobel de Física (1910)
Empregador Universidade de Amsterdã
Obras destacadas Raio de Van der Waals, Equação de Van der Waals
Orientador(es) Pieter Rijke[1]
Orientado(s) Willem Hendrik Keesom, Diederik Korteweg, Philip Kohnstamm
Instituições Universidade de Amsterdã
Campo(s) Física
Tese 1873: Over de Continuiteit van den Gas- en Vloeistoftoestand

Johannes Diderik van der Waals (Leiden, 23 de novembro de 1837Amsterdã, 8 de março de 1923) foi um físico neerlandês que formulou equações descrevendo os estados líquido e gasoso, trabalho fundamental para a medição do zero absoluto.

Ele tentou descobrir por que as equações de Robert Boyle e Jacques Charles não correspondiam exatamente à forma de comportamento dos gases e líquidos. Concluiu que o tamanho da molécula e a força que atua entre elas afetam seu comportamento. Embora as moléculas de gás sejam extremamente pequenas, cada uma delas tem um tamanho diferente - circunstância que afeta o comportamento das moléculas de diferentes gases. As forças que atuam entre as moléculas de um gás são denominadas forças de van der Waals. Em virtude desse trabalho, Johannes van der Waals foi agraciado com o Nobel de Física de 1910.

BiografiaEditar

Van der Waals nasceu em Leiden, nos Países Baixos, o mais velho dos 10 filhos de Jacobus van der Waals, um carpinteiro, e Elisabeth van den Burg. Tornou-se professor escolar, e posteriormente foi autorizado a estudar na universidade, apesar da sua deficiência de educação no campo das idiomas clássicos. Estudou de 1862 até 1865, graduando-se em Matemática e Física. Era casado com Anna Magdalena Smit e teve três filhas e um filho.

Em 1866 tornou-se director de uma escola secundária em Haia. Em 1873, obteve doutorado por sua tese intitulada "Over de Continuïteit van den Gas- en Vloeistoftoestand" (Sobre a continuidade do gás e do estado líquido). Em sua tese introduziu os conceitos de volume molecular e atração molecular.[2] Em 1876 foi nomeado primeiro professor de física na Universidade de Amsterdão.

Van der Waals morreu em Amesterdão em 1923.

Trabalho científicoEditar

O principal interesse de Van der Waals era no campo da termodinâmica. Ele foi influenciado pelo tratado de Rudolf Clausius de 1857 intitulado Über die Art der Bewegung, welche wir Wärme nennen (Sobre o tipo de movimento que chamamos de calor).[3][4] Van der Waals foi posteriormente muito influenciado pelos escritos de James Clerk Maxwell, Ludwig Boltzmann e Willard Gibbs. O trabalho de Clausius o levou a buscar uma explicação para os experimentos de Thomas Andrews que haviam revelado, em 1869, a existência de temperaturas críticas nos fluidos.[5] Ele conseguiu dar uma descrição semiquantitativa dos fenômenos de condensação e temperaturas críticas em sua tese de 1873, intitulada Over de Continuïteit van den Gasen Vloeistoftoestand (Sobre a continuidade do estado gasoso e líquido). [6] Esta dissertação representou uma marca registrada na física e foi imediatamente reconhecida como tal, por exemplo, por James Clerk Maxwell que a revisou na Nature[7] forma elogiosa.

Nesta tese, ele derivou a equação de estado que leva seu nome. Este trabalho deu um modelo em que o líquido e a fase gasosa de uma substância se fundem de maneira contínua. Mostra que as duas fases são da mesma natureza. Ao derivar sua equação de estado, Van der Waals assumiu não apenas a existência de moléculas (a existência de átomos foi contestada na época[8]), mas também que eles são de tamanho finito e se atraem. Como ele foi um dos primeiros a postular uma força intermolecular, embora rudimentar, essa força é agora às vezes chamada de Força de van der Waals .

Uma segunda descoberta importante foi a Lei dos Estados Correspondentes de 1880, que mostrou que a equação de estado de van der Waals pode ser expressa como uma função simples da pressão crítica, volume crítico e temperatura crítica. Esta forma geral é aplicável a todas as substâncias (veja a equação de van der Waals). As constantes específicas do composto a e b na equação original são substituídas por quantidades universais (independentes do composto). Foi essa lei que serviu de guia durante os experimentos que levou à liquefação do hidrogênio por James Dewar em 1898 e do hélio por Heike Kamerlingh Onnes em 1908.

Em 1890, Van der Waals publicou um tratado sobre a Teoria das Soluções Binárias nos Arquivos Néerlandaises. Ao relacionar sua equação de estado com a Segunda Lei da Termodinâmica, na forma inicialmente proposta por Willard Gibbs, ele foi capaz de chegar a uma representação gráfica de suas formulações matemáticas na forma de uma superfície que chamou de Ψ (Psi) superfície seguinte Gibbs, que usou a letra grega Ψ para a energia livre de um sistema com diferentes fases em equilíbrio.

Também deve ser feita menção à teoria da capilaridade de Van der Waals, que em sua forma básica apareceu pela primeira vez em 1893. [9] Em contraste com a perspectiva mecânica sobre o assunto fornecida anteriormente por Pierre-Simon Laplace,[10] Van der Waals assumiu uma abordagem termodinâmica. Isso era controverso na época, uma vez que a existência de moléculas e seu movimento rápido e permanente não eram universalmente aceitos antes da verificação experimental de Jean Baptiste Perrin da explicação teórica de Albert Einstein do movimento browniano.

Referências

  1. Johannes Diderik van der Waals (em inglês) no Mathematics Genealogy Project
  2. «Van der Waals, Johannes Diderik (1837 - 1923). Over de Continuiteit van den Gas- en Vloeistoftoestand. Leiden, 1873.» (em inglês) 
  3. J.D. van der Waals, 1910, "The equation of state for gases and liquids," Nobel Lectures in Physics, pp. 254-265 (December 12, 1910)
  4. Clausius, R. (1857). "Über die Art der Bewegung, welche wir Wärme nennen". Annalen der Physik. 176 (3): 353–380. Bibcode:1857AnP...176..353C. doi:10.1002/andp.18571760302.
  5. Andrews, T. (1869). "The Bakerian Lecture: On the Gaseous State of Matter". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 159: 575–590. doi:10.1098/rstl.1869.0021
  6. van der Waals, JD (1873) Over de Continuiteit van den Gas- en Vloeistoftoestand (on the continuity of the gas and liquid state)
  7. Maxwell, J.C. (1874). "Van der Waals on the Continuity of Gaseous and Liquid States". Nature. 10 (259): 477–480. Bibcode:1874Natur..10..477C. doi:10.1038/010477a0. S2CID 4046639
  8. Tang, K.-T.; Toennies, J. P. (2010). "Johannes Diderik van der Waals: A Pioneer in the Molecular Sciences and Nobel Prize Winner in 1910". Angewandte Chemie International Edition. 49 (50): 9574–9579. doi:10.1002/anie.201002332. PMID 21077069.
  9. van der Waals, J.D. (1893). "Thermodynamische theorie der capillariteit in de onderstelling van continue dichtheidsverandering". Verhand. Kon. Akad. V Wetensch. Amst. Sect. 1 (Dutch; English Translation in J. Stat. Phys., 1979, 20:197).
  10. Laplace, P.S. (1806). Sur l'action capillaire (Suppl. au livre X, Traité de Mécanique Céleste). Crapelet; Courcier; Bachelier, Paris.

Ver tambémEditar

Leitura adicionalEditar

  • Kipnis, Aleksandr Yakovlevich; Boris Efimovich Yavelov, e John Shipley Rowlinson (1996). Van der Waals and Molecular Science (em inglês). [S.l.]: Oxford University Press. ISBN 0-19-855210-6 

Ligações externasEditar

O Commons possui imagens e outros ficheiros sobre Johannes Diderik van der Waals


Precedido por
Guglielmo Marconi e Karl Ferdinand Braun
Nobel de Física
1910
Sucedido por
Wilhelm Wien


  Este artigo sobre um(a) físico(a) é um esboço. Você pode ajudar a Wikipédia expandindo-o.