Kinetik moleküler teoriye göre, bir gaz, hepsi sürekli rastgele hareket halinde olan, birbirleriyle ve onları tutan kapla çarpışan çok sayıda küçük molekülden oluşur. Basınç, kap duvarına karşı bu çarpışmaların kuvvetinin net sonucudur ve sıcaklık, moleküllerin toplam hızını belirler. Birkaç bilimsel deney, sıcaklık, basınç ve gaz hacmi arasındaki ilişkileri göstermektedir.
Sıvı Azot İçinde Balon
Sıvı nitrojen, çoğu endüstriyel kaynak dağıtıcısından temin edilebilen ucuz bir sıvılaştırılmış gazdır; son derece düşük sıcaklığı, kinetik moleküler teorinin birkaç ilkesini çarpıcı bir şekilde göstermenize izin verir. Nispeten güvenli olmasına rağmen, onunla çalışmak kriyojenik eldiven ve koruyucu gözlük kullanılmasını gerektirir. Birkaç litre sıvı nitrojen ve piknik soğutucusu gibi açık bir Strafor kabı edinin. Bir parti balonunu şişirin ve bağlayın. Sıvı nitrojeni kabın içine dökün ve balonu sıvının üzerine yerleştirin. Birkaç dakika içinde balonun tamamen sönene kadar gözle görülür şekilde küçüldüğünü göreceksiniz. Aşırı soğuk, gazdaki molekülleri yavaşlatır, bu da basıncı ve hacmi azaltır. Balonu dikkatlice kaptan çıkarın ve yere koyun. Isındıkça eski boyutuna genişleyecektir.
Sabit Sıcaklıkta Basınç ve Hacim
Bir gaz kabının hacmini yavaşça değiştirirseniz, basınç da değişir ancak sıcaklık sabit kalır. Bunu göstermek için mililitre olarak işaretlenmiş hava geçirmez bir şırıngaya ve bir manometreye ihtiyacınız var. İlk olarak, şırıngayı piston en yüksek işaretine gelecek şekilde geri çekin. Basınç okumasını ve şırınga hacmini not edin. Şırınga pistonuna 1 mililitre bastırın ve basıncı ve hacmi yazın. İşlemi birkaç kez tekrarlayın. Her okuma için hacmi basınçla çarptığınızda, aynı sayısal sonucu elde etmelisiniz. Bu deney, sıcaklık sabit olduğunda, basınç ve sıcaklığın çarpımının da sabit olduğunu söyleyen Boyle Yasasını göstermektedir.
Sıkıştırma Ateşleyici
Sıkıştırma ateşleyici, kapalı şeffaf bir silindir içindeki bir pistondan oluşan bir gösteri cihazıdır. Silindirin içine bir parça kağıt mendil yerleştirip kapağı vidalarsanız, elinizle piston koluna vurursanız, hareket içerideki havayı hızla sıkıştırır. Bu, adyabatik ısıtma adı verilen bir durum üretir: aniden daha küçük bir alana hapsedilen hava, kağıdı tutuşturacak kadar ısınır.
Mutlak Sıfır Tahmini
Sabit hacimli bir cihaz, bir basınç göstergesi takılı metal bir ampulden oluşur. Ampul, 14,7 PSI basınçta hava içerir. Bu cihazı kullanarak, sıcaklık mutlak sıfır olduğunda basıncı tahmin edebilirsiniz. Bunu yapmak için üç kaba ihtiyacınız olacak: biri kaynar su, diğeri buzlu su ve üçüncüsü sıvı nitrojen içeren. Metal ampulü sıcak su banyosuna daldırın ve sıcaklığın dengelenmesi için birkaç dakika bekleyin. Göstergede belirtilen basıncı, sıcaklıkla birlikte kelvin - 373 cinsinden yazın. Ardından, ampulü buzlu su banyosuna yerleştirin ve 273 kelvin olan basınç ve sıcaklığı tekrar not edin. 77 kelvin'de sıvı nitrojen ile tekrarlayın. Grafik kağıdı kullanarak, kaydedilen noktaları y ekseninde basınç ve x ekseninde sıcaklık ile işaretleyin. Sıcaklık sıfır kelvin olduğunda basıncı gösteren, y eksenini kesen noktalardan geçen oldukça düz bir çizgi çizebilmelisiniz.