რა ხდება გაზზე გათბობის დროს?

საუკუნეების განმავლობაში და მრავალი ექსპერიმენტის საშუალებით, ფიზიკოსებმა და ქიმიკოსებმა შეძლეს დაუკავშირეს გასაღები გაზის მახასიათებლები, მათ შორის მოცულობის ჩათვლით (V) და წნევა, რომელიც ახდენს მის დანართზე (P), ტემპერატურა (T). გაზის იდეალური კანონია მათი ექსპერიმენტული დასკვნების გამოხდა. მასში ნათქვამია, რომ PV = nRT, სადაც n არის გაზის მოლების რაოდენობა და R არის მუდმივა, რომელსაც ეწოდება გაზის უნივერსალური მუდმივა. ეს ურთიერთობა აჩვენებს, რომ როდესაც წნევა მუდმივია, ტემპერატურა იზრდება მოცულობით, ხოლო მუდმივი - ტემპერატურა. თუ არცერთი არ არის დაფიქსირებული, ორივე იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

გაზს რომ აცხელებთ, იზრდება მისი ორთქლის წნევაც და მოცულობის მოცულობაც. გაზის ინდივიდუალური ნაწილაკები უფრო ენერგიულები ხდებიან და აირის ტემპერატურა იზრდება. მაღალ ტემპერატურაზე გაზი პლაზმაში გადაიქცევა.

წნევის გაზქურის მაგალითია იმისა, თუ რა ხდება, როდესაც გაზს (წყლის ორთქლს) ათბობთ ფიქსირებული მოცულობით. ტემპერატურის მომატებისას წნევის ლიანდაგზე მასთან ერთად იმატებს მანამ, სანამ წყლის ორთქლი არ დაიწყებს დაცვას სარქვლის გავლით. თუ უსაფრთხოების სარქველი არ იქნებოდა, წნევა იზრდება და დააზიანებდა ან ააფეთქებდა წნევის გაზქურას.

როდესაც ბალონში გაზის ტემპერატურას გაზრდით, წნევა იზრდება, მაგრამ ეს მხოლოდ ბურთის გაჭიმვას და მოცულობის გაზრდას ემსახურება. როგორც ტემპერატურა აგრძელებს ზრდას, ბურთით მიაღწევს ელასტიურ ზღვარს და აღარ შეუძლია გაფართოება. თუ ტემპერატურა იზრდება, მზარდი წნევა აფეთქებს ბურთს.

გაზი არის საკმარისი ენერგიის მქონე მოლეკულების და ატომების ერთობლიობა, რათა თავი დააღწიონ ძალებს, რომლებიც მათ ერთმანეთთან აკავშირებენ თხევად ან მყარ მდგომარეობებში. როდესაც გაზს ატარებთ კონტეინერში, ნაწილაკები ეჯახებიან ერთმანეთს და კონტეინერის კედლებს. შეჯახებების კოლექტიური ძალა ახდენს ზეწოლას კონტეინერის კედლებზე. გაზს რომ ათბობთ, დაამატებთ ენერგიას, რაც ზრდის ნაწილაკების კინეტიკური ენერგიას და მათ ზეწოლას კონტეინერზე. თუ კონტეინერი არ იქნებოდა, დამატებითი ენერგია მათ აიძულებდა უფრო დიდი ტრაექტორია გაევლო, რაც ეფექტურად გაზრდიდა მათ მიერ მოცულ მოცულობას.

სითბოს ენერგიის დამატება ასევე მიკროსკოპულ გავლენას ახდენს ნაწილაკებზე, რომლებიც წარმოადგენენ გაზს, ისევე როგორც მთლიანად გაზის მაკროსკოპულ ქცევას. თითოეული ნაწილაკის კინეტიკური ენერგია არა მხოლოდ იზრდება, არამედ მისი შინაგანი ვიბრაციები და მისი ელექტრონების ბრუნვის სიჩქარეები. ორივე ეფექტი, კინეტიკური ენერგიის მატებასთან ერთად, გაზს უფრო სითბოს ხდის.

გაზი სულ უფრო ენერგიული და ცხელი ხდება, რადგან ტემპერატურა იზრდება, სანამ გარკვეულ მომენტში არ გახდება პლაზმა. ეს ხდება ტემპერატურაზე, რომელიც ხდება მზის ზედაპირზე, დაახლოებით 6000 გრადუსი კელვინი (10 340 გრადუსი ფარენგეიტი). მაღალი სითბოს ენერგია აძრობს ელექტრონებს ატომებიდან გაზში, ტოვებს ნეიტრალური ატომების, თავისუფალი ელექტრონებისა და იონიზირებული ნაწილაკების ნარევს, რომელიც წარმოქმნის და რეაგირებს ელექტრომაგნიტურ ძალებზე. ელექტრული მუხტების გამო, ნაწილაკებს შეუძლიათ ერთმანეთთან მიედინება, თითქოს სითხე იყოს, და ისინი ასევე იკრიბებიან ერთად. ამ თავისებური ქცევის გამო, მრავალი მეცნიერი პლაზმას მატერიის მეოთხე მდგომარეობად თვლის.