През период от векове и чрез множество експерименти физиците и химиците са успели да свържат ключово характеристики на даден газ, включително обема, който той заема (V) и натиска, който упражнява върху заграждението му (P), за да температура (T). Законът за идеалния газ е дестилация на техните експериментални открития. Той гласи, че PV = nRT, където n е броят на моловете на газа, а R е константа, наречена универсална газова константа. Тази връзка показва, че когато налягането е постоянно, обемът се увеличава с температурата, а когато обемът е постоянен, налягането се увеличава с температурата. Ако нито едно от двете не е фиксирано, и двете се увеличават с увеличаване на температурата.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Когато загрявате газ, се увеличава както налягането на парите, така и обемът, който той заема. Отделните частици газ стават по-енергични и температурата на газа се увеличава. При високи температури газът се превръща в плазма.
Тенджери под налягане и балони
Тенджера под налягане е пример за това какво се случва, когато загрявате газ (водна пара), ограничен до определен обем. С повишаването на температурата показанията на манометъра се увеличават, докато водната пара започне да изтича през предпазния клапан. Ако предпазният клапан не беше там, налягането ще продължи да се увеличава и ще повреди или спука тенджерата под налягане.
Когато повишите температурата на газ в балон, налягането се увеличава, но това служи само за разтягане на балона и увеличаване на обема. Тъй като температурата продължава да се повишава, балонът достига своята еластична граница и вече не може да се разширява. Ако температурата продължава да се повишава, нарастващото налягане пука балона.
Топлината е енергия
Газът е съвкупност от молекули и атоми с достатъчно енергия, за да избяга от силите, които ги свързват заедно в течно или твърдо състояние. Когато затворите газ в контейнер, частиците се сблъскват помежду си и със стените на контейнера. Колективната сила на сблъсъците упражнява натиск върху стените на контейнера. Когато нагрявате газа, добавяте енергия, която увеличава кинетичната енергия на частиците и натиска, който те оказват върху контейнера. ако контейнерът не беше там, допълнителната енергия щеше да ги накара да летят по-големи траектории, ефективно увеличавайки обема, който заемат.
Добавянето на топлинна енергия също има микроскопичен ефект върху частиците, които съставляват газ, както и върху макроскопичното поведение на газа като цяло. Не само се увеличава кинетичната енергия на всяка частица, но и нейните вътрешни вибрации и скоростите на въртене на нейните електрони. И двата ефекта, съчетани с увеличаването на кинетичната енергия, карат газа да се чувства по-горещ.
От газ до плазма
Газът става все по-енергичен и по-горещ, докато температурата се повишава, докато в определен момент стане плазма. Това се случва при температури, които се появяват на повърхността на слънцето, около 6000 градуса по Келвин (10 340 градуса по Фаренхайт). Високата топлинна енергия отнема електроните от атомите в газа, оставяйки смес от неутрални атоми, свободни електрони и йонизирани частици, която генерира и реагира на електромагнитни сили. Поради електрическите заряди частиците могат да текат заедно, сякаш са течност, и те също са склонни да се слепват. Поради това своеобразно поведение много учени смятат плазмата за четвърто състояние на материята.