J.D 范德瓦尔斯（Johannes Diderik van der Waals），１８３７年１１月２３日生于荷兰的莱顿，父亲名叫雅各布.范德瓦尔斯，母亲名叫伊丽莎白·范登伯格（Ｅｌｉｓaｂｅｔｈ vaｎ ｄｅｎ Ｂｕｒｇ）。范德瓦尔斯在家乡结束了初等教育后，成为一名中学教员。虽然他因不懂古典语言而未能参加大学人学考试，但在１８６２—１８６５年期间，他利用业余时间在莱顿大学继续学习，并获得了数学和物理学的教师证书。

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• 1 个人简介
• 2 辉煌人生
• 3 范德瓦尔斯方程
• 4 范德瓦尔斯半径
• 5 对应态原理
• 6 理想气体状态方程
• 7 相关链接

１８６４年，范德瓦尔斯任德文特一所中学的教师。１８６６年到海牙，先当该城一所中学的教师，后任该校校长。新的立法取消了理工科大学生人学前必须受古典语言教育的规定，使范德瓦尔斯能够参加大学考试。１８７６年颁布了新的高等教育法，将阿姆斯特丹古老的雅典语学院扩充成综合大学，范德瓦尔斯被任命为该校第一名物理学教授。他和同事范托夫（Ｖａｎ‘ ｔ Ｈoff）、遗传学家休戈·德弗里斯（Ｈｕｇｏ ｄｅ ｖｒｉｅｓ）使该校声誉大增。尽管各处向他发出盛情的邀请，但他一直忠实地留在该校，直到退休。范德瓦尔斯对他论文的课题发生兴趣的直接原因，是克劳修斯的论文中将热看成是一种运动现象，使他想对安德鲁斯１８６９年证明气体存在临界温度时所作的实验寻找一种解释。范德瓦尔斯天才地发现，必须考虑分子的体积和分子间的作用力（现在一般称为范德瓦尔斯力），“才能建立气体和液体的压强、体积、温度之间的关系。１８６４年，范德瓦尔斯同Ａ．Ｍ。斯密特（Aｎｎａ Ｍaｇｄａｌena Ｓｍｉｔ）结婚。妻子早亡，他没有再结婚。他们有三个女儿和一个儿子。女儿玛黛莱茵在母亲去世后料理家务，照顾父亲；伊利莎白是历史教员和著名诗人；迪代莉卡是英语教师。儿子迪代里克（Ｊｏｈａnｎｅｓ Ｄｉｄｅｒｉｋ Ｊｒ．）在１９０３—１９０８年间担任格罗宁根大学物理学教授，后来继承父亲的职务，在阿姆斯特丹大学主持物理学讲座。范德瓦尔斯的主要爱好是散步和朗诵，特别是在乡郊散步。１９２３年８月８日他在阿姆斯特丹逝世。

１８７３年他以《论气态和液态的连续性》这篇论文取得了博士学位，使他立刻进入了第一流物理学家的行列。在这篇论文中，他提出了包括气态和液态的“物态方程”，论证了气液态混合物不仅以连续的方式互相转化，而且事实上它们具有相同的本质。关于范德瓦尔斯第一篇论文中提出的这个结论的重要性，在Ｊ．Ｃ．麦克斯韦的《自然》一书中有这样的评价：“毫无疑问，范德瓦尔斯的名字将很快出现在第一流的分子科学家的名单中”，“可以肯定，不止一个科学家正在注意学习他的论文所用的‘低地荷兰语’”（麦克斯韦可能想说“低地德语”，但这是不对的，因为荷兰语有权自成为一种语言）。后来，他就这个课题和与此有关的课题又写了大量论文，发表在《荷兰皇家科学院学报》和《荷兰年鉴》上，并被译成多种文字。范德瓦尔斯经过艰苦的努力，于１８８０年发表了第二项重大发现，当时他称之为“对应态定律”。这个定律指出：如果压强表示成临界压强的单调函数，体积表示成临界体积的单调函数，温度表示成临界温度的单调函数，、就可得到适用于所有物质的物态方程的普遍形式，因为在这个方程中，ａ，ｂ，产这三个常数可用特殊物质的临界值来表示，因此在方程中消失。正是由于在这个定律的指导下进行实验，Ｊ．杜瓦才在１８９８年制成了液态氢，翁纳斯在１９０８年制成了液态氦。翁纳斯因研究低温和制成液态氦而荣获１９１３年的诺贝尔物理学奖。他在１９１０年写道：“我们一直把范德瓦尔斯的研究看成是实验取得成功的关键，莱顿的低温实验室是在他的理论影响下发展起来的。十年后，即１８ ９０年，关于“二元溶液理论”的第一篇论文在《荷兰年鉴》上刊出，这是范德瓦尔斯的又一项重大成就。他把物态方程和热力学第二定律结合起来，创造了一种图示法，以吉布斯在“非均匀物质的平衡”这篇论文中首次提出的形式用一个面表示他的数学公式。为纪念吉布斯，他把这个面称为“ｗ面”，因为吉布斯用希腊字母ｗ作为自由能的符号，他认为自由能对平衡有着重大意义。二元混合物理论引起了一系列实验，首先是库恩的实验。他发现，临界现象的特征完全可由理论预言。关于这个课题的报告后来收编人范德瓦尔斯和柯恩斯塔姆教授合著的>（热力学教程）。还应当提到范德瓦尔斯关于毛细现象的热力学理论，其基本形式是在１８９３年首次提出的。该理论认为，在液体和蒸气之间的边界层存在着密度的逐渐变化，尽管变化是很快的。这个观点和吉布斯的不同，吉布斯假设从液体到蒸气，密度是突变的。拉普拉斯早年建立了毛细现象的理论，范德瓦尔斯却认为分子永远在作高速运动。在临界温度附近所作的关于这个现象的实验支持了范德瓦尔斯的观点。 范德瓦尔斯获得了许多荣誉，特别应提到的是；他是剑桥大学的荣誉博士，莫斯科帝国自然科学学会名誉会员，爱尔兰皇家科学院名誉院士，美国哲学协会名誉会员，法国研究院通讯院士，柏林皇家科学院通讯院士，比利时皇家科学院名誉院士，伦敦化学协会外籍会员，美国国家科学院外籍院士，罗马科学院外籍院士。

范德瓦耳斯方程（van der Waals equation），简称范氏方程，是荷兰物理学家范德瓦耳斯于1873年提出的一种实际气体状态方程。范氏方程是对理想气体状态方程的一种改进，特点在于将被理想气体模型所忽略的的气体分子自身大小和分子之间的相互作用力考虑进来，以便更好地描述气体的宏观物理性质。范德瓦耳斯方程更常用的形式为 (N=摩尔数) 

    

式中，p 为气体的压强；a' 为度量分子间引力的唯象参数；b' 为单个分子本身包含的体积；v 为每个分子平均占有的空间大小（即气体的体积除以总分子数量）；k 为玻尔兹曼常数；T 绝对温度。在第二个方程里，V 为总体积；a 为度量分子间引力的参数；b 为1摩尔分子本身包含的体积之和 b = NAb'；R 为普适气体常数；NA 为阿伏加德罗常数.。在上述方程中必须严格区分总体平均性质和单个分子的性质。譬如，第一个方程中的v 是每个分子平均占有空间的大小（可以理解成分子平均“势力范围”的大小），而b' 则为单个分子本身“包含”的体积（若为单原子分子如稀有气体，b '就是原子半径内包含的体积）。范氏方程对气-液临界温度以上流体性质的描写优于理想气体方程。对温度稍低于临界温度的液体和低压气体也有较合理的描述。但是，当描述对象处于状态参量空间(P,V,T)中气液相变区（即正在发生气液转变）时，对于固定的温度，气相的压强恒为所在温度下的饱和蒸气压，即不再随体积V（严格地说应该是单位质量气体占用的体积，即比容）变化而变化，所以这种情况下范氏方程不再适用。

范德瓦尔斯半径曾称范德华半径。在液体和分子晶体中，分子间保持一定的接触距离，即每个分子占有一定的体积。范德瓦尔斯半径就是指相邻分子相互接触的原子表现出来的半径。例如，Cl2晶体或其他含氯分子组成的晶体中，相邻分子两个相互接触的两个氯原子间的距离约为360皮米，它的一半就是氯原子的范德瓦尔斯半径，180皮米。范德瓦尔斯半径比原子共价半径大，变动范围也大，即守衡性差。卤素X和O、S、Se、Te等原子的范德瓦尔斯半径，分别和它们相应的一价负离子X-，二价负离子O2-、S2-、Se2-、Te2-的离子半径大致相等。例如，C1的范德瓦尔斯半径为180皮米，C1-的离子半径为181皮米。氧元素的范德瓦尔斯半径为140皮米，O2-的离子半径也为140皮米。范德瓦尔斯半径可从有关手册中查找。

对应态原理又称对比态原理，不同物质如果具有相同的对比压力pr（压力p与临界压力pc之比）和对比温度Tr(温度T与临界温度Tc之比)，就是处于对应态,这时它们的各种物理性质都具有简单的对应关系。对应态原理是受临界点时各种气体的压缩因子近似相等这一事实的启示而发现的，也可应用统计力学原理从理论上导出。在p－V－T关系的计算中，根据对应态原理，可将实际气体的具有两个特征参数的状态方程（如范德瓦耳斯方程、RK方程、PR方程等），转化为不含特征参数的普遍化状态方程，也可将压缩因子和对比温度、对比压力的关系绘制成普遍化压缩因子图。利用普遍化状态方程和普遍化压缩因子图，只需知道物质的临界温度和临界压力,就可作p－V－T关系的近似计算，因而对应态原理在工程设计中得到广泛应用。而且流体的粘度、热导率、分子扩散系数等物性参数，以及维里系数、逸度系数、焓、热容等热力学参数,也可以根据对应态原理估算，编绘出相应的普遍化图表以供查考。

理想气体状态方程（ideal gas，equation of state of），描述理想气体状态变化规律的方程。质量为M的理想气体，其状态参量压强p、体积V和绝对温度T之间的函数关系为：ρV=MRT/μ=νRT，式中μ和v分别是理想气体的摩尔质量和摩尔数；R是气体常量。对于混合理想气体，其压强p是各组成部分的分压强p1、 p2、……之和，故pV＝（ p1＋ p2＋……）V＝(v1＋v2＋……)RT，式中v1、v2、……是各组成部分的摩尔数。以上两式是理想气体和混合理想气体的状态方程，可由理想气体严格遵循的气体实验定律得出，也可根据理想气体的微观模型，由气体动力学理论导出。在压强为几个大气压以下时，各种实际气体近似遵循理想气体状态方程，压强越低，符合越好，在压强趋于零的极限下，严格遵循。
公式:pV=nRT，p为气体压强，单位Pa。V为气体体积，单位m3。n为气体的物质的量，单位mol，T为体系温度，单位K。R为比例系数，数值不同状况下有所不同，单位是J/（mol·K）
推导：经验定律
（1）Boyle定律

         当n，T一定时      V，p成反比，即V∝（1/p）①
（2）Charles---Gay·Lussac定律
         当n，p一定时      V，T成正比，即V∝T          ②
（3）Avogadro定律
         当T，p一定时      V，n成正比，即V∝n          ③
              由①②③得
              V∝（nT/p）                                             ④
              将④加上比例系数R得
             V=（nRT）/p                即pV=nRT            

http://jpk.dqpi.net/gcrlx/lisifazhang/fandesi1.htm
http://www.tyut.edu.cn/kecheng/wuli/jxzy/jz/kxj/12.htm
http://www.china-pub.com/computers/common/mianfeisd.asp?id=682470

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