Over en periode på århundreder og gennem flere eksperimenter har fysikere og kemikere været i stand til at relatere nøglen egenskaber ved en gas, herunder det volumen, den optager (V) og det tryk, den udøver på dens kabinet (P), til temperatur (T). Den ideelle gaslov er en destillation af deres eksperimentelle fund. Det hedder, at PV = nRT, hvor n er antallet af mol af gassen, og R er en konstant kaldet den universelle gaskonstant. Dette forhold viser, at når trykket er konstant, stiger volumen med temperaturen, og når volumen er konstant, stiger trykket med temperaturen. Hvis ingen af dem er løst, stiger de begge med stigende temperatur.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Når du opvarmer en gas, øges både dens damptryk og det volumen, den optager. De enkelte gaspartikler bliver mere energiske, og temperaturen på gassen stiger. Ved høje temperaturer bliver gassen til et plasma.
Trykkogere og balloner
En trykkoger er et eksempel på, hvad der sker, når du opvarmer en gas (vanddamp) begrænset til et fast volumen. Når temperaturen stiger, stiger aflæsningen på manometeret med den, indtil vanddampen begynder at slippe ud gennem sikkerhedsventilen. Hvis sikkerhedsventilen ikke var der, ville trykket fortsætte med at stige og beskadige eller sprænge trykkogeren.
Når du øger temperaturen på en gas i en ballon, øges trykket, men dette tjener kun til at strække ballonen og øge lydstyrken. Da temperaturen fortsætter med at stige, når ballonen sin elastiske grænse og kan ikke længere udvides. Hvis temperaturen fortsætter med at stige, sprænger det stigende tryk ballonen.
Varme er energi
En gas er en samling af molekyler og atomer med tilstrækkelig energi til at undslippe de kræfter, der binder dem sammen i flydende eller faste stater. Når du lukker en gas i en beholder, kolliderer partiklerne med hinanden og med beholderens vægge. Den samlede kraft af kollisionerne udøver pres på containervæggene. Når du opvarmer gassen, tilføjer du energi, hvilket øger partiklernes kinetiske energi og det tryk, de udøver på beholderen. hvis containeren ikke var der, ville den ekstra energi få dem til at flyve med større baner og effektivt øge det volumen, de optager.
Tilsætningen af varmeenergi har også en mikroskopisk virkning på de partikler, der udgør en gas såvel som på den makroskopiske opførsel af gassen som helhed. Ikke kun stiger den kinetiske energi for hver partikel, men dens indre vibrationer og dets elektroners rotationshastigheder gør det også. Begge effekter kombineret med stigningen i kinetisk energi får gassen til at føles varmere.
Fra gas til plasma
En gas bliver mere og mere energisk og varmere, når temperaturen stiger, indtil den på et bestemt tidspunkt bliver et plasma. Dette sker ved temperaturer, der forekommer på solens overflade, omkring 6.000 grader Kelvin (10.340 grader Fahrenheit). Den høje varmeenergi fjerner elektronerne fra atomerne i gassen og efterlader en blanding af neutrale atomer, frie elektroner og ioniserede partikler, der genererer og reagerer på elektromagnetiske kræfter. På grund af de elektriske ladninger kan partiklerne strømme sammen som om de var en væske, og de har også en tendens til at klumpe sig sammen. På grund af denne ejendommelige opførsel betragter mange forskere et plasma som en fjerde tilstand af stof.