ガスを加熱するとどうなりますか?

何世紀にもわたって、そして複数の実験を通して、物理学者と化学者は鍵を関連付けることができました ガスが占める体積(V)やエンクロージャーにかかる圧力(P)など、ガスの特性は次のようになります。 温度(T)。 理想気体の法則は、彼らの実験結果の蒸留です。 PV = nRTと記載されています。ここで、nはガスのモル数、Rはユニバーサルガス定数と呼ばれる定数です。 この関係は、圧力が一定の場合、体積は温度とともに増加し、体積が一定の場合、圧力は温度とともに増加することを示しています。 どちらも固定されていない場合、両方とも温度の上昇とともに増加します。

TL; DR(長すぎる; 読んでいない)

ガスを加熱すると、その蒸気圧とそれが占める体積の両方が増加します。 個々のガス粒子はよりエネルギーが高くなり、ガスの温度が上昇します。 高温では、ガスはプラズマに変わります。

圧力鍋と風船

圧力鍋は、一定の体積に閉じ込められたガス(水蒸気)を加熱したときに起こることの例です。 温度が上昇すると、水蒸気が安全弁を通って逃げ始めるまで、圧力計の読み取り値が上昇します。 安全弁がない場合、圧力は上昇し続け、圧力鍋を損傷または破裂させます。

気球内のガスの温度を上げると、圧力が上がりますが、これは気球を伸ばして体積を増やすだけです。 温度が上昇し続けると、バルーンは弾性限界に達し、膨張できなくなります。 温度が上昇し続けると、圧力の上昇によりバルーンが破裂します。

熱はエネルギーです

気体は、液体または固体の状態でそれらを結合する力を逃れるのに十分なエネルギーを持つ分子と原子の集まりです。 ガスを容器に入れると、粒子が互いに衝突し、容器の壁に衝突します。 衝突の集合的な力は、コンテナの壁に圧力をかけます。 ガスを加熱すると、エネルギーが追加され、粒子の運動エネルギーと粒子が容器に及ぼす圧力が増加します。 コンテナがそこになかった場合、余分なエネルギーが彼らに大きな軌道を飛ばすように誘導し、彼らが占める体積を効果的に増やします。

熱エネルギーの追加は、ガスを構成する粒子だけでなく、ガス全体の巨視的な挙動にも微視的な影響を及ぼします。 各粒子の運動エネルギーが増加するだけでなく、その内部振動とその電子の回転速度も増加します。 両方の効果は、運動エネルギーの増加と相まって、ガスをより熱く感じさせます。

ガスからプラズマへ

ガスは、ある時点でプラズマになるまで温度が上昇するにつれて、ますますエネルギーが高くなり、高温になります。 これは、太陽の表面で発生する温度、約6,000ケルビン(華氏10,340度)で発生します。 高熱エネルギーは、ガス中の原子から電子を取り除き、中性原子、自由電子、および電磁気力を生成して応答するイオン化粒子の混合物を残します。 電荷のために、粒子は流体であるかのように一緒に流れることができ、またそれらは一緒に凝集する傾向があります。 この特異な振る舞いのために、多くの科学者はプラズマを物質の第4の状態であると考えています。

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