Atšķirībā no molekulām šķidrumā vai cietā vielā, tās, kas atrodas gāzē, var brīvi pārvietoties telpā, kurā jūs tās ierobežojat. Viņi lido apkārt, laiku pa laikam saduroties viens ar otru un ar konteinera sienām. Kolektīvais spiediens, ko viņi izdara uz konteinera sienām, ir atkarīgs no viņu enerģijas daudzuma. Viņi iegūst enerģiju no siltuma savā apkārtnē, tāpēc, ja temperatūra paaugstinās, palielinās arī spiediens. Patiesībā abi lielumi ir saistīti ar ideālo gāzes likumu.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Stingrā traukā spiediens, ko rada gāze, tieši mainās atkarībā no temperatūras. Ja tvertne nav cieta, gan tilpums, gan spiediens mainās atkarībā no temperatūras atbilstoši ideālajam gāzes likumam.
Ideālā gāzes likums
Ideāls gāzes likums, kas gadu gaitā iegūts ar vairāku cilvēku eksperimentālu darbu, izriet no Boila likuma un Čārlza un Gaja-Lusaka likuma. Pirmais norāda, ka noteiktā temperatūrā (T) gāzes spiediens (P), kas reizināts ar tās aizņemto tilpumu (V), ir nemainīgs. Pēdējais mums saka, ka tad, kad gāzes masa (n) tiek turēta nemainīga, tilpums ir tieši proporcionāls temperatūrai. Galīgajā formā ideālais gāzes likums nosaka:
PV = nRT
kur R ir konstante, ko sauc par ideālo gāzes konstanti.
Ja jūs saglabājat nemainīgu gāzes masu un tvertnes tilpumu, šī attiecība norāda, ka spiediens tieši mainās atkarībā no temperatūras. Ja jums būtu jāattēlo dažādas temperatūras un spiediena vērtības, diagramma būtu taisna līnija ar pozitīvu slīpumu.
Ko darīt, ja gāze nav ideāla
Ideāla gāze ir tāda, kurā tiek pieņemts, ka daļiņas ir pilnīgi elastīgas un nepiesaista un neatgrūž viena otru. Turklāt tiek pieņemts, ka pašām gāzes daļiņām nav tilpuma. Kaut arī neviena īsta gāze neatbilst šiem nosacījumiem, daudzi ir pietiekami tuvu, lai varētu piemērot šīs attiecības. Tomēr, ja gāzes spiediens vai masa kļūst ļoti augsta vai ja tilpums un temperatūra kļūst ļoti zema, jums jāņem vērā reālās pasaules faktori. Lielākajai daļai lietojumu istabas temperatūrā ideālie gāzes likumi nodrošina pietiekami labu aptuvenu lielākās gāzes daļu uzvedību.
Kā spiediens mainās atkarībā no temperatūras
Kamēr gāzes tilpums un masa ir nemainīgi, attiecība starp spiedienu un temperatūru kļūst:
P = KT
kur K ir konstante, kas atvasināta no tilpuma, gāzes molu skaita un ideālās gāzes konstantes. Ja jūs ievietojat gāzi, kas atbilst ideāliem gāzes apstākļiem, traukā ar stingrām sienām, lai tilpums nevarētu mainīties, noblīvējiet trauku un izmēriet spiedienu uz konteinera sienām, jūs redzēsiet, ka tas samazinās, nolaižot tvertni temperatūra. Tā kā šī sakarība ir lineāra, jums vienkārši nepieciešami divi temperatūras un spiediena rādījumi, lai uzzīmētu līniju, no kuras jūs varat ekstrapolēt gāzes spiedienu jebkurā noteiktā temperatūrā.
Šī lineārā attiecība sabrūk ļoti zemā temperatūrā, kad gāzes nepilnīgā elastība molekulas kļūst pietiekami svarīgas, lai ietekmētu rezultātus, bet spiediens joprojām samazināsies, pazeminot temperatūra. Attiecība būs nelineāra arī tad, ja gāzes molekulas ir pietiekami lielas, lai izslēgtu gāzes klasificēšanu kā ideālu.