Протягом століть і в результаті численних експериментів фізики та хіміки змогли зв’язати ключові слова характеристики газу, включаючи об'єм, який він займає (V), і тиск, який він чинить на його корпус (P), до температура (Т). Закон ідеального газу - це перегонка їх експериментальних знахідок. У ній зазначається, що PV = nRT, де n - кількість молей газу, а R - константа, яка називається універсальною газовою константою. Цей взаємозв'язок показує, що коли тиск постійний, об'єм зростає з температурою, а коли об'єм постійний, тиск зростає із збільшенням температури. Якщо жодне з них не зафіксовано, вони обидва збільшуються зі збільшенням температури.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Коли ви нагріваєте газ, збільшується як його тиск пари, так і його об’єм. Окремі частинки газу стають більш енергійними, а температура газу зростає. При високих температурах газ перетворюється на плазму.
Скороварки та повітряні кулі
Скороварка - це приклад того, що відбувається при нагріванні газу (водяної пари), обмеженого до встановленого обсягу. Коли температура піднімається, показники на манометрі збільшуються, поки водяна пара не почне виходити через запобіжний клапан. Якби запобіжного клапана не було, тиск продовжував би зростати і міг пошкодити або лопнути скороварку.
Коли ви підвищуєте температуру газу в аеростаті, тиск зростає, але це служить лише для того, щоб розтягнути аеростат і збільшити об’єм. Оскільки температура продовжує зростати, аеростат досягає межі пружності і більше не може розширюватися. Якщо температура продовжує зростати, зростаючий тиск лопає повітряну кулю.
Тепло - це енергія
Газ - це сукупність молекул і атомів з достатньою кількістю енергії, щоб уникнути сил, що зв’язують їх у рідкому або твердому станах. Коли ви закриваєте газ у контейнері, частинки стикаються між собою та зі стінками контейнера. Колективна сила зіткнень чинить тиск на стінки контейнера. Нагріваючи газ, ви додаєте енергію, яка збільшує кінетичну енергію частинок і тиск, який вони чинять на ємність. якби контейнера не було, зайва енергія спонукала б їх до більшої траєкторії, ефективно збільшуючи об’єм, який вони займають.
Додавання теплової енергії також має мікроскопічний вплив на частинки, що складають газ, а також на макроскопічну поведінку газу в цілому. Не тільки збільшується кінетична енергія кожної частинки, але і її внутрішні вібрації, і швидкість обертання її електронів. Обидва ефекти в поєднанні зі збільшенням кінетичної енергії роблять газ гарячішим.
Від газу до плазми
Газ стає все енергійнішим і гарячішим із підвищенням температури, поки в певний момент він не стає плазмою. Це відбувається при температурах, що знаходяться на поверхні Сонця, приблизно 6000 градусів за Кельвіном (10340 градусів за Фаренгейтом). Висока теплова енергія позбавляє електрони від атомів у газі, залишаючи суміш нейтральних атомів, вільних електронів та іонізованих частинок, яка генерує та реагує на електромагнітні сили. Через електричні заряди частинки можуть текти разом, як ніби рідина, і вони також мають тенденцію до злипання. Через цю своєрідну поведінку багато вчених вважають плазму четвертим станом речовини.