Plusieurs scientifiques ont fait de grandes découvertes qui ont eu comme effet de changer notre vie de tous les jours. Certains d'entre eux étaient mathématiciens, physiciens ou chimistes. Dans le texte qui suit, je vous parle d'un grand physicien qui se nomme Van der Waals. Je vous présente sa vie, ses découvertes et les impacts qu'elles ont eus sur notre société.
Le physicien hollandais Johannes Diderik Van der Waals a vu le jour à Leyde en 1837 et est décédé à Amsterdam en 1923. Van der Waals a tout d'abord été instituteur pour ensuite devenir professeur en enseignement moyen, à des enfants de 9 à 11 ans, en 1863. Puis, il poursuivit des cours à l'Université de Leyde de 1862 à 1865. En 1866, il enseigna la physique à La Haye et à Deventer. En 1873, l'Université de Leyde le reçut docteur puisqu'il avait bien défendu sa thèse de doctorat: «Over de continuiteit van den gasen vloieistofoestand» qui portait sur les gaz. Cette reconnaissance lui valut l'admiration de J.C. Maxwell. Par la suite, il enseigna la physique à cette université d'Amsterdam, de 1877 à 1907, date de sa retraite, et moment où son fils prit la relève. En 1910, il reçut le prix Nobel de Physique pour ses travaux rattachés aux forces intermoléculaires.
Le physicien Thomas Andrews avait observé l'existence d'une température critique où un gaz pouvait se retrouver en deux phases, liquide et gazeuse, tandis qu'au-dessus, il n'existe que la phase vapeur. Van der Waals en a cherché l'explication dans la conception moléculaire des gaz, à l'aide surtout des idées de Clausius. Il a alors mis au point une équation d'état inspirée de la théorie cinétique des gaz, tout en améliorant la loi des gaz parfaits, étant donné que cette relation n'était qu'approximative dans le cas des gaz réels et que l'approximation était trop mauvaise quand il s'agissait de hautes pressions ou de températures basses. Cette équation d'état s'écrit P1 = (P+a/V2) (V-b) = nRT où a est une constante caractéristique du gaz, b le volume moléculaire, a/V2 l'attraction intermoléculaire, et où R est égal à 8,314 (kPa x l)/(mole x kelvin) et V2à la pression intérieure. Elle a permis notamment de montrer qu'un corps peut exister sous deux phases à la fois: liquide et vapeur. Cependant, aujourd'hui on sait que l'équation de Van der Waals est imparfaite. Or, elle n'en reste pas moins une trouvaille considérable, car elle explique bien la transition des phases.
Van der Waals a aussi découvert la nature des forces retenant ensemble les molécules et les atomes dans un solide, dépendant des attractions qui relient les atomes et les molécules lorsqu'ils se rapprochent. Ce type de liaison porte le nom de son concepteur «les forces de Van der Waals». Ces liens n'existent pas dans le cas des solides covalents, ioniques et métalliques. Cependant, les liaisons de Van der Waals sont les seules forces qui assurent la cohésion (force unissant les molécules d'un liquide ou d'un solide) des solides moléculaires non polaires (absence de charge électrique). Ce sont ces forces qui gardent ensemble les atomes des gaz inertes à l'état solide.
Au cours du siècle dernier, le progrès que Van der Waals a fait sur les propriétés des gaz a amélioré l'exploitation des principes de la physique, de la chimie et de l'ingénierie. De nouvelles possibilités se sont développées pour la production et la liquéfaction des gaz des systèmes frigorifique, thermique et sous pression. Ces découvertes ont aussi été fort utiles aux industries chimiques. Son équation a servi à James Dewar en 1896 pour la liquéfaction de l'hydrogène et, en 1908, à H. Kemerlingh Onnes pour la liquéfaction de l'hélium.
En résumé, Van der Waals était un grand physicien hollandais qui a donc découvert et étudié les liens existant entre les atomes et les molécules, ce qu'on a nommé «les forces de Van der Waals». Il a aussi écrit une équation qui nous démontre, pour les gaz, le phénomène des transitions de phases, ce qui a eu comme plus grand impact de développer l'industrie chimique.
Bibliographie
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Recherche : Marie-Josée Vallée, Centre Le Goéland, Sherbrooke (Québec), CANADA.
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