Selama berabad-abad dan melalui berbagai eksperimen, fisikawan dan ahli kimia telah mampu menghubungkan kunci karakteristik gas, termasuk volume yang ditempatinya (V) dan tekanan yang diberikannya pada selungkupnya (P), untuk suhu (T). Hukum gas ideal adalah hasil destilasi hasil eksperimen mereka. Ini menyatakan bahwa PV = nRT, di mana n adalah jumlah mol gas dan R adalah konstanta yang disebut konstanta gas universal. Hubungan ini menunjukkan bahwa, ketika tekanan konstan, volume meningkat dengan suhu, dan ketika volume konstan, tekanan meningkat dengan suhu. Jika tidak ada yang tetap, keduanya meningkat dengan meningkatnya suhu.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Ketika Anda memanaskan gas, baik tekanan uap dan volume yang ditempatinya meningkat. Partikel gas individu menjadi lebih energik dan suhu gas meningkat. Pada suhu tinggi, gas berubah menjadi plasma.
Pressure Cooker dan Balon
Sebuah pressure cooker adalah contoh dari apa yang terjadi ketika Anda memanaskan gas (uap air) terbatas pada volume tetap. Saat suhu naik, pembacaan pada pengukur tekanan naik sampai uap air mulai keluar melalui katup pengaman. Jika katup pengaman tidak ada, tekanan akan terus meningkat dan akan merusak atau meledakkan panci presto.
Ketika Anda meningkatkan suhu gas dalam balon, tekanannya meningkat, tetapi ini hanya berfungsi untuk meregangkan balon dan meningkatkan volume. Saat suhu terus naik, balon mencapai batas elastisnya dan tidak bisa lagi mengembang. Jika suhu terus naik, tekanan yang meningkat meledakkan balon.
Panas Adalah Energi
Gas adalah kumpulan molekul dan atom dengan energi yang cukup untuk melepaskan diri dari gaya yang mengikat mereka bersama-sama dalam keadaan cair atau padat. Ketika Anda memasukkan gas ke dalam wadah, partikel saling bertabrakan dan dengan dinding wadah. Gaya kolektif dari tumbukan memberikan tekanan pada dinding wadah. Saat Anda memanaskan gas, Anda menambahkan energi, yang meningkatkan energi kinetik partikel dan tekanan yang mereka berikan pada wadah. jika wadah tidak ada di sana, energi ekstra akan mendorong mereka untuk terbang dengan lintasan yang lebih besar, secara efektif meningkatkan volume yang mereka tempati.
Penambahan energi panas juga memiliki efek mikroskopis pada partikel yang membentuk gas serta pada perilaku makroskopik gas secara keseluruhan. Tidak hanya energi kinetik setiap partikel meningkat, tetapi getaran internal dan kecepatan rotasi elektronnya juga meningkat. Kedua efek tersebut, dikombinasikan dengan peningkatan energi kinetik, membuat gas terasa lebih panas.
Dari Gas ke Plasma
Suatu gas menjadi semakin energik dan panas ketika suhu naik sampai, pada titik tertentu, menjadi plasma. Ini terjadi pada suhu yang terjadi di permukaan matahari, sekitar 6.000 derajat Kelvin (10.340 derajat Fahrenheit). Energi panas yang tinggi melepaskan elektron dari atom dalam gas, meninggalkan campuran atom netral, elektron bebas, dan partikel terionisasi yang menghasilkan dan merespons gaya elektro-magnetik. Karena muatan listrik, partikel dapat mengalir bersama seolah-olah mereka adalah cairan, dan mereka juga cenderung menggumpal. Karena perilaku aneh ini, banyak ilmuwan menganggap plasma sebagai wujud materi keempat.