Johannes Diderik Van der Waals (1837-1923)
 

VAN DER WAALS, Johannes Diderik (Leiden, 1837. január I3. - Amszterdam, 1923. március 9.) holland fizikus. A fizikai Nobel-díjat 1910-ben kapta "a gázok és folyadékok állapotegyenletével kapcsolatos munkásságáért".

Ismereteit önerejéből gyarapította, és csak három évig, 1862 és 1865 között hallgatta a leideni egyetem matematika és fizika előadásait. 1865 után fizikát tanított Deventerben és Hágában. Jelentős munkásságára a tudományos közvélemény figyelmét az 1873-án közzétett, a gáz és a folyadék fázis kontinuitásával foglalkozó doktori tézisei hívták fel. Disszertációjában felírta a gázok ma van der Waals-egyenletnek nevezett állapotegyenletét.
1877-ben az amszterdami egyetem fizikaprofesszorává nevezték ki. 1907-ben vonult nyugalomba. A gázok térfogatának, nyomásának és hőmérsékletének összefüggését leíró egyesített gáztörvény elsősorban R. Boyle, J. L. Gay-Lussac, E. Mariotte kísérletei és J. C. Maxwell, valamint L. E. Boltzmann elméleti munkái alapján jött létre. Az egyesített gáztörvény azonban csak az "ideális" gázok esetében teljesült; a nagyhőmérsékletű és kisnyomású reális gázoknál közelítőleg igaz, és pontossága a hőmérséklet csökkenésével és a nyomás növekedésével romlik.
A J. C. Maxwell és L. E. Boltzmann által kidolgozott kinetikus gázelmélet alapfeltevései szerint nincs kölcsönhatás a gáz molekulái között, és a molekulák térfogata zérus.
Van der Waals módosította e két feltételt, és olyan állapotegyenletet határozott meg, mely — elegendően nagy hőmérséklet-és nyomástartományban — áttekinthetően leírja a reális gáz viselkedésének jellemző kvalitatív vonásait. A van der Waals-egyenletben az egyetemes Boltzmann-állandó mellett két másik paraméter is szerepel, melyek a molekulák térfogatával és kölcsönhatásuk mértékével vannak kapcsolatban. Értékük gázról gázra változik, és kísérletileg határozhatók meg. A van der Waals-egyenlet szerint az izotermák a nyomás-térfogat koordinátarendszerben harmadfokú parabolák, amelyek egy részének egy-egy lokális maximuma és minimuma van. A két szélsőérték közé eső tartomány, valamint az ettől jobbra és balra eső bizonyos rész nem felel meg reális esetnek, hanem a gáz cseppfolyósodásának folyamatával hozható kapcsolatba. A kritikus hőmérsékletnél magasabb hőmérsékleteken már nincs lokális szélsőérték, a gáz nem cseppfolyósítható, és a van der Waals-egyenlet egyre jobban megközelíti az ideális gáz termikus állapotegyenletét.
Munkássága jelentősen hozzájárult a gázcseppfolyósítási kísérletek sikeréhez, és előkészítette a Joule-Thomson-effektus felfedezését is.
A molekulák közötti kölcsönhatásokat tanulmányozva felismerte, és a klasszikus elektrodinamika alapján értelmezte azokat a gyenge elektromos erőket, melyek a nemesgázatomokat és telített molekulákat szilárd és cseppfolyós fázisban összekötik. Elmélete szerint még az átlagosan zérus dipolmomentumú atomok vagy molekulák is rendelkeznek fluktuáló dipólmomentummal. A fluktuáló dipólmomentum a szomszédos atomban vagy molekulában dipólmomentumot ébreszt. Az így létrejövő dipólmomentumok kölcsönhatásának eredménye vonzerő, mely például a van der Waals-kristályok kötését szolgáltatja. A van der Waals-erők kvantummechanikai értelmezésével először F. London foglalkozott a 20-as évek végén.