수세기에 걸쳐 여러 실험을 통해 물리학 자와 화학자는 핵심 가스가 차지하는 부피 (V) 및 인클로저에 가하는 압력 (P)을 포함한 가스의 특성 온도 (T). 이상 기체 법칙은 실험 결과를 증류하는 것입니다. PV = nRT, 여기서 n은 가스의 몰수이고 R은 범용 가스 상수라고하는 상수입니다. 이 관계는 압력이 일정 할 때 부피가 온도에 따라 증가하고 부피가 일정 할 때 압력이 온도에 따라 증가한다는 것을 보여줍니다. 둘 다 고정되어 있지 않으면 온도가 상승함에 따라 둘 다 증가합니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
가스를 가열하면 증기압과 가스가 차지하는 부피가 모두 증가합니다. 개별 가스 입자는 더 에너지가 넘치고 가스 온도가 상승합니다. 고온에서 가스는 플라즈마로 변합니다.
압력솥 및 풍선
압력솥은 고정 된 부피에 한정된 가스 (수증기)를 가열 할 때 발생하는 일의 예입니다. 온도가 상승하면 수증기가 안전 밸브를 통해 빠져 나가기 시작할 때까지 압력 게이지의 판독 값이 올라갑니다. 안전 밸브가 없으면 압력이 계속 증가하여 압력솥이 손상되거나 파열됩니다.
풍선 속 가스의 온도를 높이면 압력이 증가하지만 이는 풍선을 늘리고 부피를 늘리는 역할 만합니다. 온도가 계속 상승함에 따라 풍선은 탄성 한계에 도달하여 더 이상 팽창 할 수 없습니다. 온도가 계속 올라가면 압력이 증가하여 풍선이 터집니다.
열은 에너지
기체는 액체 또는 고체 상태에서 서로 결합하는 힘을 피할 수있는 충분한 에너지를 가진 분자와 원자의 집합체입니다. 가스를 용기에 넣으면 입자가 서로 충돌하고 용기의 벽과 충돌합니다. 충돌의 집합적인 힘은 컨테이너 벽에 압력을가합니다. 가스를 가열하면 에너지가 추가되어 입자의 운동 에너지와 입자가 용기에 가하는 압력이 증가합니다. 컨테이너가 없으면 추가 에너지가 더 큰 궤적을 비행하도록 유도하여 차지하는 부피를 효과적으로 증가시킵니다.
열 에너지의 추가는 가스 전체의 거시적 거동뿐만 아니라 가스를 구성하는 입자에도 미시적 인 영향을 미칩니다. 각 입자의 운동 에너지는 증가 할뿐만 아니라 내부 진동과 전자의 회전 속도도 증가합니다. 운동 에너지의 증가와 결합 된 두 가지 효과는 가스를 더 뜨겁게 만듭니다.
가스에서 플라즈마로
가스는 특정 지점에서 플라즈마가 될 때까지 온도가 상승함에 따라 점점 더 에너지가 넘치고 뜨거워집니다. 이것은 태양 표면에서 발생하는 온도, 약 6,000 켈빈 (화씨 10,340도)에서 발생합니다. 높은 열 에너지는 가스의 원자에서 전자를 제거하여 전자기력을 생성하고 이에 반응하는 중성 원자, 자유 전자 및 이온화 된 입자의 혼합물을 남깁니다. 전하로 인해 입자는 마치 유체처럼 함께 흐를 수 있으며 함께 뭉치는 경향이 있습니다. 이 특이한 행동 때문에 많은 과학자들은 플라즈마를 물질의 네 번째 상태로 간주합니다.