I modsætning til molekyler i en væske eller et fast stof kan de i en gas bevæge sig frit i det rum, hvor du begrænser dem. De flyver omkring og lejlighedsvis kolliderer med hinanden og med containervæggene. Det kollektive tryk, de udøver på containervæggene, afhænger af mængden af energi, de har. De henter energi fra varmen i deres omgivelser, så hvis temperaturen stiger, gør trykket det også. Faktisk er de to mængder forbundet med den ideelle gaslov.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
I en stiv beholder varierer trykket fra en gas direkte med temperaturen. Hvis beholderen ikke er stiv, varierer både volumen og tryk med temperaturen i henhold til den ideelle gaslov.
Den ideelle gaslov
Afledt over en årrække gennem et antal individs eksperimentelle arbejde følger den ideelle gaslov fra Boyles lov og Charles og Gay-Lussac-loven. Førstnævnte siger, at trykket (P) på en gas ganget med det volumen (V), den optager, er ved en given temperatur (T) en konstant. Sidstnævnte fortæller os, at når massen af gassen (n) holdes konstant, er volumenet direkte proportionalt med temperaturen. I sin endelige form siger den ideelle gaslov:
PV = nRT
hvor R er en konstant kaldet den ideelle gaskonstant.
Hvis du holder massen af gassen og beholderens volumen konstant, fortæller dette forhold dig, at trykket varierer direkte med temperaturen. Hvis du skulle tegne forskellige værdier for temperatur og tryk, ville grafen være en lige linje med en positiv hældning.
Hvad hvis en gas ikke er ideel
En ideel gas er en, hvor partiklerne antages at være helt elastiske og ikke tiltrækker eller afviser hinanden. Desuden antages det, at selve gaspartiklerne ikke har noget volumen. Selvom ingen ægte gas opfylder disse betingelser, kommer mange tæt nok på at gøre det muligt at anvende dette forhold. Du skal dog overveje faktiske faktorer, når gasens tryk eller masse bliver meget højt, eller volumen og temperatur bliver meget lav. Til de fleste applikationer ved stuetemperatur giver den ideelle gaslov en tilstrækkelig tilnærmelse af de fleste gassers opførsel.
Hvordan trykket varierer med temperaturen
Så længe volumen og masse af gassen er konstant, bliver forholdet mellem tryk og temperatur:
P = KT
hvor K er en konstant afledt af volumen, antal mol gas og den ideelle gaskonstant. Hvis du lægger en gas, der opfylder de ideelle gasforhold, i en container med stive vægge, så lydstyrken ikke kan ændre sig, forsegle beholderen og måle trykket på beholdervæggene, du vil se den falde, når du sænker beholderen temperatur. Da dette forhold er lineært, har du bare brug for to aflæsninger af temperatur og tryk for at tegne en linje, hvorfra du kan ekstrapolere gasens tryk ved en given temperatur.
Dette lineære forhold nedbrydes ved meget lave temperaturer, når gasens ufuldkomne elasticitet molekyler bliver vigtige nok til at påvirke resultaterne, men trykket vil stadig falde, når du sænker temperatur. Forholdet vil også være ikke-lineært, hvis gasmolekylerne er store nok til at udelukke klassificering af gassen som ideel.