เมื่อเทียบกับโมเลกุลในของเหลวหรือของแข็ง โมเลกุลที่อยู่ในแก๊สสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในพื้นที่ที่คุณกักขังพวกมันไว้ พวกมันบินไปมา ชนกันและกับผนังตู้คอนเทนเนอร์เป็นบางครั้ง ความดันรวมที่กระทำต่อผนังภาชนะขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่พวกมันมี พวกมันได้รับพลังงานจากความร้อนในสภาพแวดล้อม ดังนั้นหากอุณหภูมิสูงขึ้น ความดันก็เช่นกัน อันที่จริง ปริมาณทั้งสองนั้นสัมพันธ์กันโดยกฎของแก๊สในอุดมคติ
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
ในภาชนะแข็ง ความดันที่กระทำโดยแก๊สจะแปรผันโดยตรงกับอุณหภูมิ ถ้าภาชนะไม่แข็ง ทั้งปริมาตรและความดันจะแปรผันตามอุณหภูมิตามกฎของแก๊สในอุดมคติ
กฎหมายแก๊สในอุดมคติ
กฎของแก๊สในอุดมคติเกิดขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมาโดยผ่านการทดลองงานของบุคคลจำนวนหนึ่ง กฎของแก๊สในอุดมคติเป็นไปตามกฎของบอยล์และกฎของชาร์ลส์และเกย์-ลูสแซก อดีตระบุว่าที่อุณหภูมิที่กำหนด (T) ความดัน (P) ของก๊าซคูณด้วยปริมาตร (V) ที่ก๊าซครอบครองนั้นเป็นค่าคงที่ แบบหลังบอกเราว่าเมื่อมวลของก๊าซ (n) คงที่ ปริมาตรจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิ ในรูปแบบสุดท้าย กฎของแก๊สในอุดมคติระบุว่า:
PV=nRT
โดยที่ R คือค่าคงที่ที่เรียกว่าค่าคงที่ของแก๊สในอุดมคติ
หากคุณรักษามวลของก๊าซและปริมาตรของภาชนะให้คงที่ ความสัมพันธ์นี้จะบอกคุณว่าความดันแปรผันโดยตรงกับอุณหภูมิ หากคุณต้องกราฟค่าต่างๆ ของอุณหภูมิและความดัน กราฟจะเป็นเส้นตรงที่มีความชันเป็นบวก
จะเกิดอะไรขึ้นถ้าแก๊สไม่เหมาะ
ก๊าซในอุดมคติคือก๊าซชนิดหนึ่งที่อนุภาคจะถือว่ายืดหยุ่นได้อย่างสมบูรณ์และไม่ดึงดูดหรือผลักกัน ยิ่งกว่านั้นอนุภาคก๊าซเองก็ถือว่าไม่มีปริมาตร แม้ว่าจะไม่มีก๊าซจริงมาปฏิบัติตามเงื่อนไขเหล่านี้ แต่หลายก๊าซก็เข้ามาใกล้มากพอที่จะทำให้ความสัมพันธ์นี้เป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม คุณต้องพิจารณาปัจจัยในโลกแห่งความเป็นจริงเมื่อความดันหรือมวลของก๊าซสูงมาก หรือปริมาตรและอุณหภูมิต่ำมาก สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ที่อุณหภูมิห้อง กฎของแก๊สในอุดมคติจะให้การประมาณพฤติกรรมของก๊าซส่วนใหญ่ได้ดีพอ
ความดันแปรผันตามอุณหภูมิอย่างไร
ตราบใดที่ปริมาตรและมวลของก๊าซคงที่ ความสัมพันธ์ระหว่างความดันและอุณหภูมิจะกลายเป็น:
P=KT
โดยที่ K คือค่าคงที่ที่ได้มาจากปริมาตร จำนวนโมลของแก๊ส และค่าคงที่ของแก๊สในอุดมคติ หากคุณใส่ก๊าซที่ตรงตามเงื่อนไขของก๊าซในอุดมคติลงในภาชนะที่มีผนังแข็งเพื่อไม่ให้ปริมาตรเปลี่ยนแปลง ปิดผนึกภาชนะและวัดความดันบนผนังภาชนะ คุณจะเห็นว่ามันลดลงเมื่อคุณลดระดับ อุณหภูมิ. เนื่องจากความสัมพันธ์นี้เป็นเส้นตรง คุณเพียงแค่ต้องอ่านค่าอุณหภูมิและความดันสองครั้งเพื่อวาดเส้นซึ่งคุณสามารถประมาณค่าความดันของก๊าซ ณ อุณหภูมิที่กำหนดได้
ความสัมพันธ์เชิงเส้นนี้แตกตัวที่อุณหภูมิต่ำมากเมื่อแก๊สมีความยืดหยุ่นไม่เต็มที่ โมเลกุลมีความสำคัญมากพอที่จะส่งผลต่อผลลัพธ์ แต่ความดันจะยังคงลดลงเมื่อคุณลดระดับ อุณหภูมิ. ความสัมพันธ์จะไม่เป็นเชิงเส้นเช่นกันหากโมเลกุลของแก๊สมีขนาดใหญ่พอที่จะแยกประเภทแก๊สเป็นอุดมคติไม่ได้