V priebehu storočí a prostredníctvom viacerých experimentov dokázali fyzici a chemici uviesť do súvislosti kľúč vlastnosti plynu vrátane objemu, ktorý zaberá (V) a tlaku, ktorý vyvíja na svoj kryt (P), na teplota (T). Zákonom ideálneho plynu je destilácia ich experimentálnych nálezov. Uvádza sa, že PV = nRT, kde n je počet mólov plynu a R je konštanta nazývaná univerzálna plynová konštanta. Tento vzťah ukazuje, že keď je tlak konštantný, objem sa zvyšuje s teplotou a keď je objem konštantný, tlak sa zvyšuje s teplotou. Ak ani jeden nie je zafixovaný, oba sa zvyšujú so zvyšujúcou sa teplotou.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Pri zahrievaní plynu sa zvyšuje jeho tlak pár aj objem, ktorý zaberá. Jednotlivé častice plynu sa stávajú energickejšími a teplota plynu sa zvyšuje. Pri vysokých teplotách sa plyn mení na plazmu.
Tlakové hrnce a balóny
Tlakový hrniec je príkladom toho, čo sa stane, keď ohrejete plyn (vodnú paru) obmedzený na stály objem. Keď teplota stúpa, hodnota na manometri stúpa, až kým vodná para nezačne unikať cez poistný ventil. Keby tam nebol poistný ventil, tlak by sa stále zvyšoval a poškodil by alebo by praskol tlakový hrniec.
Keď zvýšite teplotu plynu v balóne, tlak sa zvýši, ale to slúži iba na roztiahnutie balónika a zväčšenie objemu. Keď teplota stále rastie, balón dosiahne svoju elastickú hranicu a už sa nemôže rozpínať. Ak teplota stále stúpa, narastajúci tlak balón praskne.
Teplo je energia
Plyn je súbor molekúl a atómov s dostatkom energie na to, aby unikol silám, ktoré ich spájajú dohromady v kvapalnom alebo pevnom skupenstve. Keď uzavriete plyn v nádobe, častice narazia do seba a do stien nádoby. Kolektívna sila zrážok vyvíja tlak na steny kontajnera. Keď zahrejete plyn, pridáte energiu, ktorá zvyšuje kinetickú energiu častíc a tlak, ktorý vyvíjajú na nádobu. ak by tam kontajner nebol, extra energia by ich prinútila lietať väčšími dráhami, čo by účinne zvýšilo objem, ktorý zaberajú.
Pridanie tepelnej energie má tiež mikroskopický účinok na častice, ktoré tvoria plyn, ako aj na makroskopické správanie plynu ako celku. Zvyšuje sa nielen kinetická energia každej častice, ale aj jej vnútorné vibrácie a rýchlosti rotácie jej elektrónov. Oba efekty v kombinácii so zvýšením kinetickej energie spôsobujú, že sa plyn cíti horúcejšie.
Z plynu na plazmu
Plyn je čoraz energickejší a teplejší, keď teplota stúpa, až kým sa z neho v určitom okamihu nestane plazma. K tomu dochádza pri teplotách, ktoré sa vyskytujú na povrchu slnka, okolo 6 000 stupňov Kelvina (10 340 stupňov Fahrenheita). Vysoká tepelná energia oddeľuje elektróny z atómov v plyne a zanecháva zmes neutrálnych atómov, voľných elektrónov a ionizovaných častíc, ktoré vytvárajú elektromagnetické sily a reagujú na ne. Kvôli elektrickým nábojom môžu častice prúdiť spolu, akoby išlo o tekutinu, a tiež majú tendenciu sa hromadiť. Kvôli tomuto zvláštnemu správaniu mnohí vedci považujú plazmu za štvrtý stav hmoty.