Johannes Diderick Van der Waals
Dopo aver terminato gli studi primari divenne insegnante. Non avendo studiato le lingue classiche, non poteva iscriversi a studi universitari, però dal 1862 al 1865 venne ammesso a frequentare l’Università di Leida, nel suo tempo libero, senza potere sostenere esami. In questo modo ottenne la abilitazione per insegnare matematica e fisica alle scuole secondarie, prima a Deventer, poi dal 1866 a l’Aja dove divenne anche Direttore.
In seguito ad una modifica delle leggi scolastiche per la quale gli studenti di discipline scientifiche non dovevano più avere frequentato studi classici, poté sostenere gli esami universitari e nel 1873 ottenne il dottorato con una tesi “Over de continuitet van den vloeibaaren en gasvormigen toestand” (Sulla continuità degli stati liquido e gassoso) che lo collocò di colpo tra i fisici più famosi dell’epoca.
Nella tesi propose una “equazione di stato” valida sia per liquidi che per gas, dimostrando una continuità tra i due stati. L’importanza di questo suo primo lavoro fu subito evidenziata da Maxwell che scrisse “nonc’è alcun dubbio che il nome di Van der Waals sarà ben presto tra i più noti nel campo della scienza molecolare… Il suo lavoro ha indotto molti ricercatori a studiare l’olandese per leggerlo”.
Quando nel 1876 l’antico “Atheneaum Illustre” di Amsterdam fu elevato al rango di Università, Van der Waals fu chiamato come primo Professore di Fisica e insieme a Van’t Hoff e al genetista Hugo de Vries la rese ben presto famosa, fondando la cosiddetta “Scuola Olandese”. Nonostante inviti a trasferirsi altrove, rimase in servizio nella stessa Università fino al pensionamento nel 1907.
La motivazione del suo lavoro di tesi era stata il Trattato di Clausius del 1857 sulla teoria cinetica dei gas e l’esperimento di Andrews del 1869 che rivelava una “temperatura critica” per la liquefazione dei gas. L’intuizione di Van der Waals fu quella di tener conto del volume molecolare e di forze intermolecolari (chiamate poi comunemente forze di Van der Waals) per stabilire una relazione tra pressione, volume e temperatura (equazione di Van der Waals).
Nel 1880 pubblicò un secondo importante lavoro nel quale stabilì la legge degli stati corrispondenti mostrando che, se pressione, volume e temperatura sono espresse in funzione delle rispettive quantità critiche, si ottiene una forma generale dell’equazione di stato, applicabile a tutte le sostanze, che non dipende dalle costanti a, b e R.
Questa legge guidò gli esperimenti che portarono Sir James Dewar a liquefare l’idrogeno nel 1898 e l’olandese Heike Kamerlingh Onnes a liquefare l’elio nel 1908. Quest’ultimo, che nel 1913 ottenne il Premio Nobel per la liquefazione dell’elio, scrisse che il Laboratorio Criogenico di Leida nel quale effettuò i suoi esperimenti fu sviluppato proprio a seguito delle teorie di Van der Waals.
È del 1890 un altro importante lavoro sulla “Teoria delle soluzioni binarie” che lega la sua equazione di stato con la seconda legge della termodinamica nella formulazione di Gibbs e permette di arrivare a rappresentazioni grafiche delle funzioni di Gibbs in termini di superfici (chiamate superfici Ψ). In seguito ad esperimenti di Kuenen che confermarono le predizioni della teoria riunì le sue lezioni sull’argomento nel Trattato di Termodinamica scritto insieme a P. Kohnstamm.
Nel 1893 pubblicò anche una teoria termodinamica della capillarità, in contrasto con quelle di Laplace e Gibbs, che venne confermata da esperimenti su fenomeni a temperature vicine alla temperatura critica.
Ricevette numerosi premi e titoli, tra i quali un dottorato ad honorem dall’Università di Cambridge, la qualifica di socio onorario dell’Institut de France, dell’American Philosophical Society, dell’Accademia delle Scienze di Berlino, e anche dell’Accademia dei Lincei.
Nel 1910 ottenne il Premio Nobel “per le sue ricerche sugli stati liquido e gassoso della materia”.
Uomo tranquillo, che amava soprattutto passeggiare nelle campagne e leggere, aveva sposato Anna Magdalena Smit che morì prematuramente, e da lei ebbe tre figlie (tra le quali Jacqueline Elisabeth, insegnante di storia e poetessa di una certa notorietà) e un figlio, Johannes Diderik Jr., anch’egli Professore di Fisica, suo successore alla Cattedra di Fisica ad Amsterdam.
Nel necrologio su Nature Kamerlingh Onnes descrisse l’amico di una vita come “una delle grandi figure della moderna fisica-chimica” e ripetendo quello che aveva detto Dewar (che morì 19 giorni dopo) “il maestro di noi tutti”.