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Vander發(fā)音

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Vander中文意思翻譯

范德

約翰尼斯·迪德里克·范·德·瓦耳斯人物簡(jiǎn)介

約翰尼斯·迪德里克·范·德·瓦耳斯

約翰尼斯·迪德里克·范·德·瓦耳斯（通常稱(chēng)為范德·瓦耳斯或范德華，JohannesDiderikvanderWaals，1837年－1923年），荷蘭物理學(xué)家。

曾任阿姆斯特丹大學(xué)教授。對氣體和液體的狀態(tài)方程所作的工作。獲得1910年諾貝爾物理學(xué)獎?；瘜W(xué)中有以他名字命名的范德華力（即分子間作用力）。

中文名：約翰尼斯·迪德里克·范·德·瓦耳斯

外文名：JohannesDiderikvanderWaals

別名：范德華

國籍：荷蘭

出生地：荷蘭萊頓

出生日期：1837年11月23日

逝世日期：1923年03月08日

職業(yè)：物理學(xué)家

畢業(yè)院校：萊頓大學(xué)

主要成就：諾貝爾物理學(xué)獎（1910年）

代表作品：分子力

研究機構：阿姆斯特丹大學(xué)

導師：彼得·賴(lài)克

學(xué)生：迪德里克·科特韋格

人物生平

早年時(shí)光和教育

1837年11月23日約翰內斯·迪德里克·范德瓦爾斯出生于荷蘭萊頓。約翰尼斯·迪德里克是十個(gè)孩子中的老大，他的父母名為雅各布斯·范德瓦爾斯(JacobusvanderWaals)和伊麗莎白·范登伯格(ElisabethvandenBerg)。他的父親是一個(gè)住在荷蘭萊頓市的木匠。在十九世紀，工人階級的孩子通常是沒(méi)有能力就讀中學(xué)然后晉升大學(xué)就讀的。不過(guò)，他接受了“高級初等教育”(advancedprimaryeducation)，并于十五歲時(shí)完成學(xué)業(yè)。后來(lái)，他成為一名小學(xué)老師的助教。

1856年至1861年間，他跟著(zhù)老師學(xué)習，順利考取了成為一名小學(xué)老師或班主任的資質(zhì)。

1862年，他開(kāi)始在萊頓大學(xué)參加數學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)的講座，盡管他是一個(gè)未經(jīng)錄取的正式學(xué)生（部分原因是他缺乏古典語(yǔ)言的教育）。然而，萊頓大學(xué)有一項規定，允許校外學(xué)生一年上四門(mén)課。

1863年，荷蘭政府創(chuàng )立了一所新中學(xué)(HBS，一所針對高中生的學(xué)校)，范德瓦爾斯當時(shí)是一所小學(xué)的**，他希望成為一名在HBS教授數學(xué)及物理的教師，他花了兩年的空閑時(shí)間為考試做準備。

1865年，他被聘請為在代芬特爾市的HBS的物理教師，在1866年，他在海牙也獲得這樣的職位，而海牙離萊頓足夠近，于是范德瓦爾斯同時(shí)到萊頓大學(xué)復課。

1865年9月，在搬家到代芬特爾市之前，他與十八歲的安娜·瑪格達琳娜·史密特(AnnaMagdalenaSmit)結婚。

職業(yè)生涯

1864年他被任命為一所在代芬特爾市的中學(xué)的教師。

1866年他搬到海牙，先是任職老師而之后成為了中學(xué)的主任。而范德瓦爾斯仍然缺乏古典語(yǔ)言的知識，這些知識本來(lái)可以使他有權參加考試并作為普通學(xué)生進(jìn)入大學(xué)。然而，碰巧的是，大學(xué)入學(xué)的規則發(fā)生了變化：通過(guò)教育部長(cháng)的許可，可以免除古典語(yǔ)言的學(xué)習參加資格考試。范德瓦爾斯獲得了通過(guò)了教育部長(cháng)的許可，并且通過(guò)了物理和數學(xué)博士資格考試。

1873年6月14日，在萊頓大學(xué)，他的博士論文《論氣態(tài)與液態(tài)之連續性》(OverdeContinuiteitvandenGasenVloeistoftoestand)通過(guò)了答辯。在這篇論文中，他介紹了分子體積和分子間作用力的概念，還提出了可同時(shí)解釋氣態(tài)和液態(tài)的“狀態(tài)方程”。隨后，在荷蘭**科學(xué)院院刊(ProceedingsoftheRoyalNetherlandsAcademyofSciences)及ArchivesNéerlandaises中，許多相關(guān)的論文相繼發(fā)表，并被翻譯成其它語(yǔ)言。

1877年9月范德瓦爾斯被任命為新成立的阿姆斯特丹市立大學(xué)的第一位物理學(xué)教授。他有兩個(gè)著(zhù)名的同事——物理化學(xué)家雅各布斯·亨里克斯·范托夫(JacobusHenricusvan'tHoff)和生物學(xué)家雨果·德弗里斯(HugodeVries)。范德瓦爾斯在70歲退休前一直在阿姆斯特丹大學(xué)任教。他的兒子JohannesDiderikvanderWaals,Jr.接替了他父親的職位，他同時(shí)也是一個(gè)理論物理學(xué)家。

婚姻家庭

他在1865年娶了AnnaMagdalenaSmit，兩人有三個(gè)女兒(AnneMadeleine，JacquelineElisabeth(JacquelineElisabeth是歷史老師和一位知名的女詩(shī)人)，JohannaDiderica(JohannaDiderica是一位英語(yǔ)老師)和一個(gè)兒子——物理學(xué)家JohannesDiderik,Jr.)，JohannesDiderik,Jr.于1903年到1908年擔任格羅寧根大學(xué)的物理教授，并繼他的父親之后擔任阿姆斯特丹大學(xué)的物理講座教授，Jr.的侄子Peter是一個(gè)櫥柜制造商，在格洛斯特郡學(xué)院工藝美術(shù)系頗有造詣。在1881年，他的妻子死于肺結核，享年34歲。在A(yíng)nna去逝以后，女兒們回到家中照看她們的父親，范德瓦爾斯從未再婚，妻子的去世讓他非常震驚，他在之后大約十年內什么都沒(méi)發(fā)表。

范德瓦爾斯的主要休閑是散步（尤其是在鄉間），以及閱讀。

范德瓦爾斯于1923年3月8日去世于阿姆斯特丹，享年85歲，一年后，他的女兒Jacqueline也不幸離世。

他的孫子克里斯托弗·范德華(ChristopherD.Vanderwal)是加州大學(xué)歐文分校著(zhù)名的化學(xué)教授。

主要成就

范德瓦爾斯除了獲得1910年諾貝爾物理學(xué)獎外，還獲得了許多榮譽(yù)和榮譽(yù)。他被授予劍橋大學(xué)榮譽(yù)博士學(xué)位；被授予莫斯科**博物學(xué)家學(xué)會(huì )、愛(ài)爾蘭**學(xué)院和美國哲學(xué)學(xué)會(huì )榮譽(yù)會(huì )員，法蘭西學(xué)院和柏林**科學(xué)院通訊院士，比利時(shí)**科學(xué)院準會(huì )員；倫敦化學(xué)學(xué)會(huì )、美國國家科學(xué)院和羅馬林奇學(xué)會(huì )(AccademiadeiLinceiofRome)外籍院士，范德瓦爾斯自1875年以來(lái)一直是荷蘭**科學(xué)院院士。從1896年到1912年，他是荷蘭**科學(xué)院的秘書(shū)，他還于1912年被選為荷蘭化學(xué)學(xué)會(huì )名譽(yù)會(huì )員。

科研工作

范德瓦爾斯的主要興趣在熱力學(xué)。他受到了魯道夫·克勞修斯1857年的一篇論文的影響，這篇論文的題目是《關(guān)于我們稱(chēng)之為熱的運動(dòng)》(_berdieArtderBewegung,welchewirW_rmenennen)。范德瓦爾斯后來(lái)深受詹姆斯·克拉克·麥克斯韋、路德維?！げ柶澛屯隆ぜ妓沟闹?zhù)作的影響?？藙谛匏沟墓ぷ鞔偈顾麑ふ彝旭R斯·安德魯斯實(shí)驗的一個(gè)解釋?zhuān)?869年安德魯斯揭示了流體中臨界溫度的存在。范德瓦爾斯在他的1873年的論文中對凝結現象和臨界溫度現象作了半定量的描述，論文題目是《論氣態(tài)與液態(tài)之連續性》(OverdeContinu_teitvandenGas-enVloeistoftoestand)。他指出，這兩個(gè)狀態(tài)的混合體不僅以一種連續性的方式混合，他們實(shí)際上還有著(zhù)同樣的特性。該論文的發(fā)表立即使他成為首要的物理學(xué)家。這個(gè)從范德瓦爾斯第一份論文得出的結論的重要性可以從詹姆斯·克拉克·麥克斯韋在《自然》雜志中的注解得到證明：“毫無(wú)疑問(wèn)地，范德瓦爾斯的名字很快地將會(huì )出現于在分子科學(xué)的前沿之中”。

在這篇論文中，他所發(fā)表的狀態(tài)方程式是出自于他的名字。這項實(shí)驗工作做了實(shí)際的操作，其中的液體和氣體的物質(zhì)相融合成一個(gè)相互連續的方式。結果表明，這兩個(gè)階段是同一性質(zhì)。范德瓦爾斯在計算他的狀態(tài)方程式時(shí)，假設不僅存在分子（原子的存在當時(shí)有爭議），而且假設它們大小有限，相互吸引。因為他是最早提出分子間力（盡管這種力很基礎）的人之一，所以這種力現在有時(shí)被稱(chēng)為范德華力。

第二個(gè)重大發(fā)現發(fā)表于1880年，當時(shí)他公式化了對應狀態(tài)定律。這表明范德瓦爾斯方程可以用臨界壓力、臨界體積和臨界溫度的簡(jiǎn)單函數這種一般形式適用于所有物質(zhì)。原始方程中的化合物特定常數a和b被通用（化合物無(wú)關(guān)）量所代替。正是這條定律在實(shí)驗中起到了指導作用，后來(lái)促成了1898年詹姆斯·杜瓦（JamesDewar）的氫液化和1908年?？恕た懒帧W涅斯（HeikeKamerlinghOnnes）的氦液化。

1890年，范德瓦爾斯在A(yíng)rchivesNéerlandaises上發(fā)表了一篇關(guān)于TheoryofBinarySolutions的論文。通過(guò)將他的狀態(tài)方程與熱力學(xué)第二定律（威拉德·吉布斯首先提出的形式）聯(lián)系起來(lái)，他能夠得到數學(xué)公式的圖形表示，即他按吉布斯的叫法稱(chēng)之為Ψ面的形式，他用希臘字母Ψ表示平衡狀態(tài)下不同階段的自由能。

還應提到范德瓦爾斯的毛細現象理論，其基本形式最早出現在1893年。與皮埃爾·西蒙·拉普拉斯（PierreSimonLaplace）早先提供的關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的力學(xué)觀(guān)點(diǎn)不同，范德瓦爾斯采用了熱力學(xué)方法，而這在當時(shí)是有爭議的，因為在阿爾伯特·愛(ài)因斯坦對布朗運動(dòng)的理論解釋的佩蘭的實(shí)驗驗證之前，分子的存在及其永久的、快速的運動(dòng)的觀(guān)點(diǎn)還未被普遍接受。

科學(xué)貢獻

著(zhù)名論文

范德瓦爾斯以題為《論氣態(tài)與液態(tài)之連續性》的論文獲得了博士學(xué)位。在這篇論文中，他提出了自己的連續性思想。他認為，盡管人們在確定壓強時(shí)除了考慮分子的運動(dòng)外，還要考慮其他因素，但是物質(zhì)的氣態(tài)和液態(tài)之間并沒(méi)有本質(zhì)區別，需要考慮的一個(gè)重要因素是分子之間的吸引力和這些分子所占的體積，而這兩點(diǎn)在理想氣體中都被忽略了。從以上考慮出發(fā)，他得出了非理想氣體的狀態(tài)方程，即著(zhù)名的范德瓦耳斯狀態(tài)方程：

其中，p、Vm和T分別代表氣體的壓強、體積和溫度，R是理想氣體常數，a代表分子之間的相互吸引，b為分子的體積，a，b值可由實(shí)驗測定的數據確定。

相對于其他實(shí)驗工作者提出的模型和狀態(tài)方程，范德瓦耳斯方程是最有用的，受到了廣泛的重視和應用。首先，它比較簡(jiǎn)單，突出了決定流動(dòng)性的分子的特征；其次，它又指出氣體有三相點(diǎn)，且能與在臨界溫度下可液化等性質(zhì)相符合。當時(shí)的實(shí)驗發(fā)現，如果某一種氣體的溫度不在臨界值之下，那么它是不能只通過(guò)改變壓強來(lái)液化的。從范德瓦耳斯方程出發(fā)，臨界溫度，臨界體積，臨界壓強都可用a，b表示出來(lái)，且與實(shí)驗結果完全相符。

1880年，范德瓦耳斯還發(fā)現了對應狀態(tài)定律。該理論預言了氣體液化所必需的條件，對所謂永久性氣體的液化具有重要的指導作用。

范德華半徑

非金屬元素有一種半徑，叫范氏半徑。例如，在CdCl2晶體里，測得在不同的“分子”（實(shí)際是層狀的大分子）里Cl與Cl間的核間距為0.376nm.

取其值的一半定為氯原子的范氏半徑，即：，對非金屬元素，總有，從右圖可以清楚地看出這一關(guān)系。圖中表示出2個(gè)Cl2，在同一個(gè)Cl2里，2個(gè)Cl核間距的一半是共價(jià)半徑r共；在不同的2個(gè)Cl2間，2個(gè)Cl的核間距的一半是范氏半徑r范。顯而易見(jiàn)，。一般來(lái)說(shuō)，對于金屬元素，只有共價(jià)半徑和金屬半徑；而非金屬元素（稀有氣體除外）有共價(jià)半徑和范氏半徑；稀有氣體元素只有范氏半徑。高中教材上原子半徑全部用的是共價(jià)半徑，所以稀有氣體元素的半徑與同周期其它元素沒(méi)有可比性。

稀有氣體在極低的溫度下形成單原子分子的分子晶體，在這種晶體里，兩個(gè)原子核間距的一半就是稀有氣體原子的范德華半徑。

范德華力

分子間作用力又被稱(chēng)為范德華力，按其實(shí)質(zhì)來(lái)說(shuō)是一種電性的吸引力。分子間作用力可以分為以下三種力：取向力；誘導力；色散力。

取向力發(fā)生在極性分子與極性分子之間。由于極性分子的電性分布不均勻，一端帶正電，一端帶負電，形成偶極。因此，當兩個(gè)極性分子相互接近時(shí)，由于它們偶極的同極相斥，異極相吸，兩個(gè)分子必將發(fā)生相對轉動(dòng)。這種偶極子的互相轉動(dòng)，就使偶極子的相反的極相對，叫做“取向”。這時(shí)由于相反的極相距較近，同極相距較遠，結果引力大于斥力，兩個(gè)分子靠近，當接近到一定距離之后，斥力與引力達到相對平衡。這種由于極性分子的取向而產(chǎn)生的分子間的作用力，叫做取向力。

取向力的大小與偶極距的平方成正比。極性分子的偶極矩越大，取向力越大；溫度越高，取向力越小。

在極性分子和非極性分子之間以及極性分子和極性分子之間都存在誘導力。

在極性分子和非極性分子之間，由于極性分子偶極所產(chǎn)生的電場(chǎng)對非極性分子發(fā)生影響，使非極性分子電子云變形（即電子云被吸向極性分子偶極的正電的一極），結果使非極性分子的電子云與原子核發(fā)生相對位移，本來(lái)非極性分子中的正、負電荷重心是重合的，相對位移后就不再重合，使非極性分子產(chǎn)生了偶極。這種電荷重心的相對位移叫做“變形”，因變形而產(chǎn)生的偶極，叫做誘導偶極，以區別于極性分子中原有的固有偶極。誘導偶極和固有偶極就相互吸引，這種由于誘導偶極而產(chǎn)生的作用力，叫做誘導力。

同樣，在極性分子和極性分子之間，除了取向力外，由于極性分子的相互影響，每個(gè)分子也會(huì )發(fā)生變形，產(chǎn)生誘導偶極。其結果使分子的偶極矩增大，既具有取向力又具有誘導力。在陽(yáng)離子和陰離子之間也會(huì )出現誘導力。

誘導力的大小與非極性分子極化率和極性分子偶極距的乘積成正比。

非極性分子之間也有相互作用。粗略來(lái)看，非極性分子不具有偶極，它們之間似乎不會(huì )產(chǎn)生引力，然而事實(shí)上卻非如此。例如，某些由非極性分子組成的物質(zhì)，如苯在室溫下是液體，碘、萘是固體；又如在低溫下，N2、O2、H2和稀有氣體等都能凝結為液體甚至固體。這些都說(shuō)明非極性分子之間也存在著(zhù)分子間的引力。當非極性分子相互接近時(shí)，由于每個(gè)分子的電子不斷運動(dòng)和原子核的不斷振動(dòng)，經(jīng)常發(fā)生電子云和原子核之間的瞬時(shí)相對位移，也即正、負電荷重心發(fā)生了瞬時(shí)的不重合，從而產(chǎn)生瞬時(shí)偶極。而這種瞬時(shí)偶極又會(huì )誘導鄰近分子也產(chǎn)生和它相吸引的瞬時(shí)偶極。雖然，瞬時(shí)偶極存在時(shí)間極短，但上述情況在不斷重復著(zhù)，使得分子間始終存在著(zhù)引力，這種力可從量子力學(xué)理論計算出來(lái)，而其計算公式與光色散公式相似，因此，把這種力叫做色散力。

一般來(lái)說(shuō)，分子量越大，分子內所含的電子數越多，分子的變形性越大，色散力越大。

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