Po kinetični molekularni teoriji je plin sestavljen iz velikega števila drobnih molekul, ki se nenehno naključno gibljejo in trčijo med seboj in posodo, ki jih zadržuje. Tlak je neto rezultat sile trkov ob steno posode, temperatura pa določa skupno hitrost molekul. Številni znanstveni poskusi ponazarjajo razmerja med temperaturo, tlakom in prostornino plina.
Balon v tekočem dušiku
Tekoči dušik je poceni utekočinjeni plin, ki ga dobi večina industrijskih distributerjev varjenja; z izjemno nizko temperaturo lahko dramatično dokažete več načel kinetične molekularne teorije. Čeprav je razmeroma varen, je za delo z njim potrebna uporaba kriogenih rokavic in zaščitnih očal. Pridobite nekaj litrov tekočega dušika in odprto posodo iz stiropora, kot je hladilnik za piknik. Napihnite zabavni balon in ga zavežite. V posodo nalijte tekoči dušik in balon postavite na vrh tekočine. Čez nekaj trenutkov boste videli, da se balon opazno krči, dokler ne postane popolnoma izpraznjen. Skrajni mraz upočasni molekule v plinu, kar tudi zmanjša tlak in prostornino. Balon previdno odstranite iz posode in ga postavite na tla. Ko se ogreje, se bo razširil na nekdanjo velikost.
Tlak in prostornina s konstantno temperaturo
Če počasi spreminjate prostornino posode s plinom, se spreminja tudi tlak, vendar temperatura ostane enakomerna. Da to dokažete, potrebujete nepredušno brizgo, označeno v mililitrih, in manometer. Najprej izvlecite brizgo, tako da je bat na najvišji meji. Upoštevajte odčitek tlaka in prostornino brizge. Pritisnite bat brizge za 1 mililiter in zapišite tlak in prostornino. Postopek ponovite nekajkrat. Ko glasnost pomnožite s tlakom za vsako odčitavanje, morate dobiti enak številčni rezultat. Ta poskus ponazarja Boyleov zakon, ki pravi, da ko sta temperatura konstantna, sta tudi zmnožek tlaka in temperature konstantni.
Kompresijski vžigalnik
Kompresijski vžigalnik je demonstracijska naprava, sestavljena iz bata v zaprtem prozornem valju. Če v valj položite košček papirnatega papirja in privijte pokrovček, nato z roko udarite po ročaju bata, zaradi česar zrak hitro stisne zrak. To povzroči stanje, imenovano adiabatsko ogrevanje: zrak nenadoma zaprt v manjšem prostoru postane dovolj vroč, da vžge papir.
Ocenjevanje absolutne ničle
Aparat s stalno prostornino je sestavljen iz kovinske žarnice s pritrjenim manometrom. Žarnica vsebuje zrak pod tlakom 14,7 PSI. S to napravo lahko ocenite tlak, ko je temperatura absolutna nič. Za to boste potrebovali tri posode: eno z vrelo vodo, drugo z ledeno vodo in tretjo s tekočim dušikom. Potopite kovinsko žarnico v vročo kopel in počakajte nekaj minut, da se temperatura stabilizira. Zapišite tlak, naveden na merilniku, skupaj s temperaturo v kelvinih - 373. Nato žarnico postavite v ledeno vodno kopel in ponovno zabeležite tlak in temperaturo 273 kelvinov. Ponovite s tekočim dušikom pri 77 kelvinov. Z milimetrskim papirjem označite zabeležene točke s pritiskom na os y in temperaturo na osi x. Skozi točke, ki sekajo os y, bi morali narisati dokaj ravno črto, ki označuje tlak, ko je temperatura nič kelvinov.
