改訂新版 世界大百科事典 の解説
ファン・デル・ワールスの状態方程式 (ファンデルワールスのじょうたいほうていしき)
van der Waals' equation of state
オランダの物理学者ファン・デル・ワールスが1873年に提唱した状態方程式で,1molの物質に対して,
と表される(pは圧力,Vは体積,Rは気体定数,Tは絶対温度)。この方程式は,理想気体からのずれを,(1)定数bで気体分子の大きさの影響を表し,(2)定数aで分子間引力の効果を取り入れるという考え方に立脚して導かれた。この状態方程式の特徴は,Tc=8a/27bRで与えられる臨界温度Tcの存在である(臨界点では(1)式のほか,(∂p/∂V)t=0,(∂2p/∂V2)t=0が成立することから求められる)。T>Tcでは図のように等温線はVの単調減少な関数を表し,理想気体と似たふるまいを示す。これに反して,T<Tcだと等温線に極小点A,極大点Bが出現する。図のように,斜線部の面積が等しくなるように水平線CDをひき(マクスウェルの規則),点Dより右側の等温線は気体,点Cより左側の等温線は液体の状態を表すと解釈されている。また,点Cと点Dとの間は気体と液体とが共存する状態を示す。このように,ファン・デル・ワールスの状態方程式を用いると,臨界温度の存在,気体から液体への凝縮現象など,現実の物質で観測される事実が理解できる。
執筆者:阿部 龍蔵
出典 株式会社平凡社「改訂新版 世界大百科事典」改訂新版 世界大百科事典について 情報