Съдържание
За период от векове и чрез множество експерименти, физиците и химиците успяват да свържат основните характеристики на даден газ, включително обема, който заема (V) и налягането, което оказва върху заграждението му (P), и температурата (T). Законът за идеалния газ е дестилация на техните експериментални открития. Той заявява, че PV = nRT, където n е броят молове на газа и R е константа, наречена универсална газова константа. Тази връзка показва, че когато налягането е постоянно, обемът се увеличава с температурата, а когато обемът е постоянен, налягането се увеличава с температурата. Ако нито едното не е фиксирано, и двете се увеличават с повишаване на температурата.
TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
При загряване на газ се увеличава както налягането му на пара, така и обемът, който заема. Отделните газови частици стават по-енергични и температурата на газ се повишава. При високи температури газът се превръща в плазма.
Тенджери под налягане и балони
Готварска печка под налягане е пример за това, което се случва при нагряване на газ (водна пара), ограничен до фиксиран обем. С повишаването на температурата отчитането на манометъра се увеличава, докато водната пара започне да изтича през предпазния клапан. Ако предпазният клапан не беше там, налягането ще продължи да се увеличава и би повредило или спукало тенджерата под налягане.
Когато повишите температурата на газ в балон, налягането се увеличава, но това служи само за разтягане на балона и увеличаване на обема. Докато температурата продължава да се повишава, балонът достига своята еластична граница и вече не може да се разширява. Ако температурата продължава да се повишава, нарастващото налягане разрушава балона.
Топлината е енергия
Газът е съвкупност от молекули и атоми с достатъчно енергия, за да избягат от силите, които ги свързват в течно или твърдо състояние. Когато затворите газ в контейнер, частиците се сблъскват помежду си и със стените на контейнера. Колективната сила на сблъсъците оказва натиск върху стените на контейнера. Когато загрявате газа, добавяте енергия, която увеличава кинетичната енергия на частиците и налягането, което оказват върху контейнера. ако контейнерът не беше там, допълнителната енергия би ги накарала да летят по-големи траектории, ефективно увеличавайки обема, който заемат.
Добавянето на топлинна енергия също има микроскопичен ефект върху частиците, които представляват газ, както и върху макроскопичното поведение на газа като цяло.Увеличава се не само кинетичната енергия на всяка частица, но и нейните вътрешни вибрации и скоростите на въртене на нейните електрони. И двата ефекта, комбинирани с увеличаването на кинетичната енергия, правят газта по-горещ.
От газ до плазма
Един газ става все по-енергичен и по-горещ, докато температурата се повишава, докато в определен момент не стане плазма. Това се случва при температури, които се появяват на повърхността на слънцето, около 6000 градуса Келвин (10 340 градуса по Фаренхайт). Високата топлинна енергия отнема електроните от атомите в газа, оставяйки смес от неутрални атоми, свободни електрони и йонизирани частици, която генерира и реагира на електромагнитни сили. Поради електрическите заряди, частиците могат да протичат заедно, сякаш са течност, и те също са склонни да се слепват. Поради това своеобразно поведение много учени смятат плазмата за четвърто състояние на материята.