Na rozdiel od molekúl v kvapaline alebo tuhej látke, tie v plyne sa môžu voľne pohybovať v priestore, v ktorom ich obmedzujete. Letia okolo, občas sa zrazia medzi sebou a so stenami kontajnera. Spoločný tlak, ktorý vyvíjajú na steny nádoby, závisí od množstva energie, ktorú majú. Energiu získavajú z tepla vo svojom okolí, takže ak teplota stúpa, stúpa aj tlak. V skutočnosti tieto dve veličiny súvisia so zákonom o ideálnom plyne.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
V tuhej nádobe sa tlak vyvíjaný plynom mení priamo s teplotou. Ak nádoba nie je tuhá, objem a tlak sa líšia podľa teploty podľa zákona o ideálnom plyne.
Zákon o ideálnom plyne
Zákon o ideálnom plyne, ktorý bol odvodený z experimentov viacerých osôb, vyplýva z Boylovho zákona a zákona Charlesa a Gay-Lussaca. Prvý uvádza, že pri danej teplote (T) je tlak (P) plynu vynásobený objemom (V), ktorý zaberá, konštantný. Posledná z nich nám hovorí, že keď sa hmotnosť plynu (n) udržuje na konštantnej hodnote, objem je priamo úmerný teplote. Zákon o ideálnom plyne vo svojej konečnej podobe hovorí:
PV = nRT
kde R je konštanta nazývaná konštanta ideálneho plynu.
Ak udržujete konštantnú hmotnosť plynu a objem nádrže, tento vzťah vám hovorí, že tlak sa mení priamo s teplotou. Ak by ste mali vykresliť rôzne hodnoty teploty a tlaku, bol by to graf priamka s kladným sklonom.
Čo ak plyn nie je ideálny
Ideálnym plynom je plyn, v ktorom sa častice považujú za dokonale elastické a navzájom sa nepriťahujú ani neodpudzujú. Navyše sa predpokladá, že samotné plynné častice nemajú žiadny objem. Aj keď žiadny skutočný plyn nespĺňa tieto podmienky, mnohé sa priblížia natoľko, aby bolo možné tento vzťah uplatniť. Musíte však vziať do úvahy faktory reálneho sveta, keď tlak alebo hmotnosť plynu stúpne veľmi vysoko alebo veľmi klesne objem a teplota. Pre väčšinu aplikácií pri izbovej teplote poskytuje zákon o ideálnom plyne dostatočne dobrú aproximáciu správania väčšiny plynov.
Ako sa mení tlak s teplotou
Pokiaľ sú objem a hmotnosť plynu stále, vzťah medzi tlakom a teplotou sa stáva:
P = KT
kde K je konštanta odvodená z objemu, počtu mólov plynu a konštanty ideálneho plynu. Ak dáte plyn, ktorý spĺňa ideálne podmienky pre plyn, do nádoby s pevnými stenami, aby sa objem nemohol meniť, utesnite nádobu a zmerajte tlak na steny nádoby, uvidíte, ako klesá pri znižovaní teplota. Pretože tento vzťah je lineárny, potrebujete iba dve odčítania teploty a tlaku, aby ste nakreslili čiaru, z ktorej môžete extrapolovať tlak plynu pri akejkoľvek danej teplote.
Tento lineárny vzťah sa rozpadne pri veľmi nízkych teplotách, keď dôjde k nedokonalej elasticite plynu molekuly sa stávajú dostatočne dôležitými na to, aby ovplyvnili výsledky, ale tlak bude stále klesať, ako budete znižovať teplota. Vzťah bude tiež nelineárny, ak sú molekuly plynu dostatočne veľké na to, aby vylúčili klasifikáciu plynu ako ideálneho.