Za razliku od molekula u tekućini ili krutini, one u plinu mogu se slobodno kretati prostorom u kojem ih zatvorite. Lete okolo, povremeno se sudaraju jedni s drugima i sa stijenkama kontejnera. Kolektivni pritisak koji vrše na stijenke spremnika ovisi o količini energije koju imaju. Energiju dobivaju iz topline u svojoj okolini, pa ako temperatura poraste, raste i pritisak. Zapravo su te dvije veličine povezane zakonom o idealnom plinu.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
U krutom spremniku tlak koji vrši plin varira izravno s temperaturom. Ako spremnik nije krut, i volumen i tlak variraju ovisno o temperaturi prema zakonu o idealnom plinu.
Zakon o idealnom plinu
Izveden tijekom nekoliko godina eksperimentalnim radom brojnih pojedinaca, zakon o idealnom plinu slijedi iz Boyleova zakona i Charlesa i Gay-Lussac zakona. Prvi navodi da je pri određenoj temperaturi (T) tlak (P) plina pomnožen s volumenom (V) koji zauzima konstanta. Potonje nam govori da kada je masa plina (n) konstantna, volumen je izravno proporcionalan temperaturi. U svom konačnom obliku, zakon o idealnom plinu kaže:
PV = nRT
gdje je R konstanta koja se naziva konstanta idealnog plina.
Ako držite masu plina i zapreminu posude konstantnima, ovaj vam odnos govori da tlak izravno varira s temperaturom. Ako biste graficirali različite vrijednosti temperature i tlaka, grafikon bi bio ravna crta s pozitivnim nagibom.
Što ako plin nije idealan
Idealan plin je onaj u kojem se pretpostavlja da su čestice savršeno elastične i ne privlače se ili ne odbijaju jedna drugu. Štoviše, pretpostavlja se da same čestice plina nemaju volumen. Iako niti jedan pravi plin ne ispunjava ove uvjete, mnogi se približe dovoljno da omoguće primjenu ovog odnosa. Međutim, morate uzeti u obzir stvarne čimbenike kada tlak ili masa plina postanu vrlo visoki ili volumen i temperatura postanu vrlo niski. Za većinu primjena na sobnoj temperaturi, zakon o idealnom plinu pruža dovoljno dobru aproksimaciju ponašanja većine plinova.
Kako pritisak varira s temperaturom
Sve dok su volumen i masa plina konstantni, odnos između tlaka i temperature postaje:
P = KT
gdje je K konstanta izvedena iz volumena, broja molova plina i idealne plinske konstante. Ako u posudu s krutim zidovima stavite plin koji ispunjava idealne uvjete plina, tako da se volumen ne može promijeniti, zatvorite spremnik i izmjerite pritisak na stijenke spremnika, vidjet ćete da se smanjuje kako spuštate temperatura. Budući da je taj odnos linearni, trebate samo dva očitanja temperature i tlaka da biste povukli crtu s koje možete ekstrapolirati tlak plina pri bilo kojoj određenoj temperaturi.
Ovaj linearni odnos prekida se na vrlo niskim temperaturama kada je nesavršena elastičnost plina molekule postaje dovoljno važno da utječu na rezultate, ali tlak će se i dalje smanjivati kako spuštate temperatura. Veza će također biti nelinearna ako su molekule plina dovoljno velike da onemogućuju klasificiranje plina kao idealnog.