Erinevalt vedelas või tahkes olekus olevatest molekulidest saavad gaasis olevad inimesed vabalt liikuda ruumis, kus te neid piirate. Nad lendavad ringi, põrkudes aeg-ajalt üksteise ja konteineri seintega kokku. Anuma seintele avaldatav kollektiivne rõhk sõltub nende energiahulgast. Nad saavad energiat ümbritseva keskkonna soojusest, nii et kui temperatuur tõuseb, suureneb ka rõhk. Tegelikult on need kaks kogust ideaalse gaasiseadusega seotud.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Jäigas mahutis varieerub gaasi avaldatav rõhk otseselt temperatuurist sõltuvalt. Kui mahuti ei ole jäik, varieeruvad nii maht kui ka rõhk sõltuvalt temperatuurist vastavalt ideaalsele gaasiseadusele.
Ideaalne gaasiseadus
Aastate jooksul paljude inimeste eksperimentaalse töö tulemusena saadud ideaalne gaasiseadus tuleneb Boyle'i seadusest ning Charlesi ja Gay-Lussaci seadusest. Esimeses öeldakse, et antud temperatuuril (T) on gaasi rõhk (P) korrutatud selle mahuga (V) konstant. Viimane ütleb meile, et kui gaasi (n) mass hoitakse konstantsena, on maht otseselt proportsionaalne temperatuuriga. Ideaalses gaasiseaduses on lõplikul kujul öeldud:
PV = nRT
kus R on konstant, mida nimetatakse ideaalseks gaasikonstandiks.
Kui hoiate gaasi massi ja anuma mahtu konstantsena, ütleb see seos teile, et rõhk varieerub otseselt temperatuuri järgi. Kui peaksite joonistama erinevaid temperatuuri ja rõhu väärtusi, oleks graafik positiivse kaldega sirgjoon.
Mis siis, kui gaas pole ideaalne
Ideaalne gaas on selline, kus eeldatakse, et osakesed on täiesti elastsed ega köida ega tõrju üksteist. Pealegi eeldatakse, et gaasiosakestel endil pole mahu. Kuigi ükski tegelik gaas ei täida neid tingimusi, jõuavad paljud selle suhte rakendamiseks piisavalt lähedale. Kui gaasi rõhk või mass muutub väga kõrgeks või kui maht ja temperatuur muutuvad väga madalaks, peate arvestama reaalsete teguritega. Enamiku toatemperatuuril kasutatavate rakenduste korral annab ideaalne gaasiseadus piisavalt hea ülevaate enamiku gaaside käitumisest.
Kuidas rõhk temperatuuri järgi varieerub
Niikaua kui gaasi maht ja mass on konstantsed, muutub rõhu ja temperatuuri suhe:
P = KT
kus K on konstant, mis tuleneb gaasi mahust, moolide arvust ja ideaalsest gaasikonstandist. Kui panete ideaalsetele gaasitingimustele vastava gaasi jäikade seintega mahutisse, et maht ei muutuks, sulgege anum ja mõõtke anuma seintele survet, näete selle langetamist temperatuur. Kuna see seos on lineaarne, vajate lihtsalt kahte temperatuuri ja rõhu näitu, et tõmmata joon, kust saate gaasi rõhku igal konkreetsel temperatuuril ekstrapoleerida.
See lineaarne seos laguneb väga madalatel temperatuuridel, kui gaasi ebatäiuslik elastsus molekulid muutuvad tulemuste mõjutamiseks piisavalt oluliseks, kuid rõhku langetades langeb ikkagi temperatuur. Seos on ka mittelineaarne, kui gaasimolekulid on piisavalt suured, et välistada gaasi klassifitseerimine ideaalseks.