Spre deosebire de moleculele dintr-un lichid sau solid, cele dintr-un gaz se pot mișca liber în spațiul în care le limitați. Zboară în jur, ciocnindu-se ocazional între ele și cu pereții containerului. Presiunea colectivă pe care o exercită asupra pereților containerului depinde de cantitatea de energie pe care o au. Ei obțin energie din căldura din împrejurimile lor, deci dacă temperatura crește, la fel crește și presiunea. De fapt, cele două cantități sunt legate de legea gazelor ideale.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Într-un recipient rigid, presiunea exercitată de un gaz variază direct cu temperatura. Dacă recipientul nu este rigid, atât volumul, cât și presiunea variază în funcție de temperatură în conformitate cu legea ideală a gazelor.
Legea gazelor ideale
Derivată de-a lungul unei perioade de ani prin munca experimentală a mai multor indivizi, legea ideală a gazelor rezultă din legea lui Boyle și legea Charles și Gay-Lussac. Primul afirmă că, la o anumită temperatură (T), presiunea (P) a unui gaz înmulțită cu volumul (V) pe care îl ocupă este o constantă. Acesta din urmă ne spune că atunci când masa gazului (n) este menținută constantă, volumul este direct proporțional cu temperatura. În forma sa finală, legea ideală a gazelor prevede:
PV = nRT
unde R este o constantă numită constantă de gaz ideală.
Dacă păstrați masa gazului și volumul containerului constant, această relație vă spune că presiunea variază direct în funcție de temperatură. Dacă ar fi să graficați diferite valori ale temperaturii și presiunii, graficul ar fi o linie dreaptă cu o pantă pozitivă.
Ce se întâmplă dacă un gaz nu este ideal
Un gaz ideal este unul în care se presupune că particulele sunt perfect elastice și nu se atrag sau se resping reciproc. Mai mult, se presupune că particulele de gaz în sine nu au volum. Deși niciun gaz real nu îndeplinește aceste condiții, mulți se apropie suficient de mult încât să permită aplicarea acestei relații. Cu toate acestea, trebuie să luați în considerare factorii din lumea reală atunci când presiunea sau masa gazului devine foarte mare sau volumul și temperatura devin foarte mici. Pentru majoritatea aplicațiilor la temperatura camerei, legea ideală a gazelor oferă o aproximare suficient de bună a comportamentului majorității gazelor.
Cum variază presiunea cu temperatura
Atâta timp cât volumul și masa gazului sunt constante, relația dintre presiune și temperatură devine:
P = KT
unde K este o constantă derivată din volum, numărul de moli de gaz și constanta ideală a gazului. Dacă puneți un gaz care îndeplinește condițiile ideale de gaz într-un container cu pereți rigizi, astfel încât volumul să nu se poată schimba, sigilați recipientul și măsurați presiunea pe pereții containerului, veți vedea că scade pe măsură ce coborâți temperatura. Deoarece această relație este liniară, aveți nevoie doar de două citiri ale temperaturii și presiunii pentru a trage o linie din care puteți extrapola presiunea gazului la orice temperatură dată.
Această relație liniară se descompune la temperaturi foarte scăzute atunci când elasticitatea imperfectă a gazului moleculele devin suficient de importante pentru a afecta rezultatele, dar presiunea va scădea în continuare pe măsură ce coborâți temperatura. Relația va fi, de asemenea, neliniară dacă moleculele de gaz sunt suficient de mari pentru a împiedica clasificarea gazului ca ideal.