A differenza delle molecole in un liquido o in un solido, quelle in un gas possono muoversi liberamente nello spazio in cui le confinate. Volano qua e là, scontrandosi occasionalmente tra loro e con le pareti del container. La pressione collettiva che esercitano sulle pareti del contenitore dipende dalla quantità di energia che hanno. Ricavano energia dal calore dell'ambiente circostante, quindi se la temperatura sale, aumenta anche la pressione. Infatti le due grandezze sono legate dalla legge dei gas perfetti.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
In un contenitore rigido, la pressione esercitata da un gas varia direttamente con la temperatura. Se il contenitore non è rigido, sia il volume che la pressione variano con la temperatura secondo la legge dei gas ideali.
La legge del gas ideale
Derivato per un periodo di anni attraverso il lavoro sperimentale di un certo numero di individui, la legge dei gas ideali deriva dalla legge di Boyle e dalla legge di Charles e Gay-Lussac. Il primo afferma che, ad una data temperatura (T), la pressione (P) di un gas moltiplicata per il volume (V) che occupa è una costante. Quest'ultimo ci dice che quando la massa del gas (n) è mantenuta costante, il volume è direttamente proporzionale alla temperatura. Nella sua forma finale, la legge dei gas ideali afferma:
PV=nRT
dove R è una costante chiamata costante dei gas ideali.
Se mantieni costante la massa del gas e il volume del contenitore, questa relazione ti dice che la pressione varia direttamente con la temperatura. Se dovessi rappresentare graficamente vari valori di temperatura e pressione, il grafico sarebbe una linea retta con pendenza positiva.
Cosa succede se un gas non è l'ideale?
Un gas ideale è quello in cui le particelle sono considerate perfettamente elastiche e non si attraggono né si respingono l'una con l'altra. Inoltre, si presume che le stesse particelle di gas non abbiano volume. Sebbene nessun gas reale soddisfi queste condizioni, molti si avvicinano abbastanza da rendere possibile l'applicazione di questa relazione. Tuttavia, è necessario considerare i fattori del mondo reale quando la pressione o la massa del gas diventa molto alta o il volume e la temperatura diventano molto bassi. Per la maggior parte delle applicazioni a temperatura ambiente, la legge dei gas ideali fornisce un'approssimazione sufficientemente buona del comportamento della maggior parte dei gas.
Come varia la pressione con la temperatura
Finché il volume e la massa del gas sono costanti, la relazione tra pressione e temperatura diventa:
P=KT
dove K è una costante derivata dal volume, dal numero di moli di gas e dalla costante del gas ideale. Se metti un gas che soddisfa le condizioni ideali in un contenitore con pareti rigide in modo che il volume non possa cambiare, sigillare il contenitore e misurare la pressione sulle pareti del contenitore, la vedrai diminuire man mano che abbassi il temperatura. Poiché questa relazione è lineare, sono necessarie solo due letture di temperatura e pressione per tracciare una linea da cui è possibile estrapolare la pressione del gas a una data temperatura.
Questa relazione lineare si interrompe a temperature molto basse quando l'elasticità imperfetta del gas le molecole diventano abbastanza importanti da influenzare i risultati, ma la pressione continuerà a diminuire man mano che abbassi il temperatura. La relazione sarà anche non lineare se le molecole di gas sono sufficientemente grandi da precludere la classificazione del gas come ideale.