Kineetilise molekulaarse teooria kohaselt koosneb gaas suurest hulgast pisikestest molekulidest, mis kõik on pidevas juhuslikus liikumises, põrkuvad üksteisega kokku ja neid hoidva mahutiga. Rõhk on nende kokkupõrgete jõu puhas tulemus konteineri seina vastu ja temperatuur määrab molekulide üldise kiiruse. Mitmed teaduskatsed illustreerivad temperatuuri, rõhu ja gaasi mahu seoseid.
Õhupall vedelas lämmastikus
Vedel lämmastik on odav veeldatud gaas, mida saab enamikust tööstuslikest keevitusjaotajatest; selle ülimadal temperatuur võimaldab teil dramaatiliselt näidata mitmeid kineetilise molekulaarse teooria põhimõtteid. Ehkki see on suhteliselt ohutu, nõuab sellega töötamine krüogeensete kinnaste ja kaitseprillide kasutamist. Hankige paar liitrit vedelat lämmastikku ja avatud vahtpolüstüroolimahuti, näiteks piknikujahuti. Puhuge õhupall õhku ja siduge see kinni. Valage vedel lämmastik anumasse ja asetage õhupall vedeliku peale. Mõne hetke pärast näete, kuidas õhupall märgatavalt kahaneb, kuni see täielikult tühjeneb. Äärmuslik külm aeglustab gaasis olevaid molekule, mis vähendab ka rõhku ja mahtu. Eemaldage balloon ettevaatlikult anumast ja asetage see põrandale. Soojenedes laieneb see endisele suurusele.
Rõhk ja maht püsiva temperatuuriga
Kui muudate gaasimahuti mahtu aeglaselt, muutub ka rõhk, kuid temperatuur püsib stabiilne. Selle demonstreerimiseks vajate õhukindlat süstalt milliliitrites ja manomeetrit. Kõigepealt tõmmake süstal välja nii, et kolb oleks kõige kõrgemal. Pange tähele rõhulugemist ja süstla mahtu. Vajutage süstla kolb 1 milliliitri võrra sisse ja kirjutage üles rõhk ja maht. Korrake protsessi paar korda. Kui korrutate helitugevuse iga näidu rõhuga, peaksite saama sama arvulise tulemuse. See katse illustreerib Boyle'i seadust, mis ütleb, et kui temperatuur on konstantne, on rõhu ja temperatuuri korrutis ka konstantsed.
Survesüüde
Survesüüde on näidisseade, mis koosneb kolbist suletud läbipaistva silindri sees. Kui asetate silindrisse paberipaberi ja keerate korki peale, siis lööte käega kolvi käepidet, surub toiming kiiresti õhku sisse. See tekitab seisundi, mida nimetatakse adiabaatiliseks kuumutamiseks: äkki väiksemas ruumis olles muutub õhk paberi süttimiseks piisavalt kuumaks.
Absoluutse nulli hindamine
Konstantse mahuga seade koosneb metallist pirnist, millele on kinnitatud manomeeter. Pirn sisaldab õhku rõhul 14,7 PSI. Selle seadme abil saate hinnata rõhku, kui temperatuur on absoluutne null. Selleks vajate kolme mahutit: üks keeva veega, teine jäävett ja kolmas vedelat lämmastikku. Kastke metallist pirn kuumaveevanni ja oodake mõni minut, kuni temperatuur stabiliseerub. Kirjutage näidikule näidatud rõhk koos temperatuuriga kelvinites - 373. Seejärel pange pirn jääveevanni ja märkige uuesti rõhk ja temperatuur, 273 kelvini. Korrake vedelat lämmastikku 77 kelvini juures. Graafipaberi abil märkige salvestatud punktid rõhuga y-teljele ja temperatuuriga x-teljele. Sa peaksid suutma tõmmata ümmarguse y-telje lõikuvate punktide kaudu üsna sirge joone, mis näitab rõhku, kui temperatuur on null kelvini.