A kinetikus molekuláris elmélet szerint a gáz nagyszámú apró, állandó véletlenszerű mozgásban lévő molekulából áll, amelyek ütköznek egymással és az őket tartó tartállyal. A nyomás az ütközéseknek a tartály falával szembeni erejének nettó eredménye, és a hőmérséklet határozza meg a molekulák teljes sebességét. Számos tudományos kísérlet szemlélteti a hőmérséklet, a nyomás és a gáz térfogata közötti összefüggéseket.
Léggömb folyékony nitrogénben
A folyékony nitrogén olcsó cseppfolyósított gáz, amelyet a legtöbb ipari hegesztő forgalmazó kaphat; rendkívül alacsony hőmérséklete lehetővé teszi a kinetikus molekuláris elmélet számos elvének drámai bemutatását. Bár viszonylag biztonságos, a munkavégzéshez kriogén kesztyűt és védőszemüveget kell használni. Szerezzen be néhány liter folyékony nitrogént és egy nyitott hungarocell tartályt, például piknikhűtőt. Fújjon fel egy ballont és kösse le. Öntsük a folyékony nitrogént a tartályba, és tegyük a ballont a folyadék tetejére. Néhány pillanat múlva láthatja, hogy a léggömb észrevehetően zsugorodik, amíg teljesen le nem ereszkedik. A rendkívüli hideg lelassítja a gáz molekuláit, ami szintén csökkenti a nyomást és a térfogatot. Óvatosan vegye ki a ballont a tartályból, és tegye a padlóra. Melegedés közben kibővül korábbi méretére.
Nyomás és térfogat állandó hőmérséklet mellett
Ha lassan változtatja a tartály térfogatát, akkor a nyomás is változik, de a hőmérséklet stabil marad. Ennek bizonyításához szüksége van egy légmentesen lezárt fecskendőre, amelyet milliliterben jeleznek, és egy nyomásmérővel. Először húzza ki a fecskendőt, hogy a dugattyú a legmagasabb ponton legyen. Vegye figyelembe a nyomásértéket és a fecskendő térfogatát. 1 milliliterrel nyomja be a fecskendő dugattyúját, és írja le a nyomást és a térfogatot. Ismételje meg a folyamatot néhányszor. Amikor a hangerőt megszorozza az egyes leolvasások nyomásával, ugyanazt a numerikus eredményt kell kapnia. Ez a kísérlet illusztrálja Boyle törvényét, amely szerint ha a hőmérséklet állandó, akkor a nyomás és a hőmérséklet szorzata is állandó.
Kompressziós gyújtó
A kompressziós gyújtó egy demonstrációs eszköz, amely egy zárt átlátszó henger belsejében lévő dugattyúból áll. Ha egy darab selyempapírt helyez a hengerbe, és felcsavarja a kupakot, majd kézzel nyomja meg a dugattyú fogantyúját, a művelet gyorsan összenyomja a benne lévő levegőt. Ez adiabatikus hevítésnek nevezett állapotot eredményez: hirtelen egy kisebb térbe zárva a levegő elég forróvá válik a papír meggyújtásához.
Az abszolút nulla becslése
Az állandó térfogatú készülék egy fém izzóból áll, amelyhez nyomásmérő van csatlakoztatva. Az izzó 14,7 PSI nyomáson tartalmaz levegőt. Ezzel az eszközzel megbecsülheti a nyomást, ha a hőmérséklet abszolút nulla. Ehhez három tartályra lesz szükség: az egyik forrásban lévő vizet, a másik jeges vizet és egy harmadik folyékony nitrogént tartalmaz. Merítse a fém izzót a melegvizes fürdőbe, és várjon néhány percet, amíg a hőmérséklet stabilizálódik. Írja fel a mérőműszeren feltüntetett nyomást, a kelvinben mért hőmérséklet mellett - 373. Ezután tegye az izzót a jeges vízfürdőbe, és ismét jegyezze fel a nyomást és a hőmérsékletet, 273 kelvint. Ismételjük meg a folyékony nitrogénnel 77 kelvin értéken. Grafikon segítségével jelölje meg a rögzített pontokat úgy, hogy nyomást gyakorol az y tengelyre, és a hőmérséklet az x tengelyre. Képesnek kell lennie egy meglehetősen egyenes vonal áthúzására az y tengelyt metsző pontokon, jelezve a nyomást, ha a hőmérséklet nulla kelvin.