Зміст
Протягом століть і за допомогою декількох експериментів фізикам і хімікам вдалося співставити основні характеристики газу, включаючи об'єм, який він займає (V), і тиск, який він чинить на його корпусі (P), і температуру (T). Закон про ідеальний газ - це перегонка їх експериментальних висновків. У ньому сказано, що PV = nRT, де n - кількість молей газу, а R - константа, яка називається універсальною газовою постійною. Цей взаємозв'язок показує, що коли тиск постійний, об'єм збільшується з температурою, а коли об'єм постійний, тиск зростає з температурою. Якщо жодне не зафіксовано, вони обоє зростають із збільшенням температури.
TL; DR (Занадто довго; Не читав)
При нагріванні газу збільшується як його тиск пари, так і об'єм, який він займає. Окремі частинки газу стають більш енергійними, а температура газу зростає. При високій температурі газ перетворюється на плазму.
Скороварки та повітряні кулі
Плита під тиском - приклад того, що відбувається при нагріванні газу (водяної пари), обмеженого фіксованим об'ємом. З підвищенням температури показник на манометрі збільшується, поки водяна пара не почне витікати через запобіжний клапан. Якщо б там не було запобіжного клапана, тиск продовжував би зростати і пошкоджував або розривав скороварку.
Коли ви збільшуєте температуру газу в балоні, тиск збільшується, але це служить лише для розтягування повітряної кулі та збільшення обсягу. Коли температура продовжує зростати, повітряна куля досягає своєї пружної межі і вже не може розширюватися. Якщо температура продовжує зростати, все більший тиск розриває повітряну кулю.
Тепло - це енергія
Газ - це сукупність молекул і атомів з достатньою кількістю енергії, щоб уникнути сил, які з'єднують їх разом у рідкому або твердому станах. Коли ви закладаєте газ у контейнер, 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 контейнер. якби контейнер не був там, зайва енергія примусила б їх пролетіти більш великими траєкторіями, ефективно збільшуючи обсяг, який вони займають.
Додавання теплової енергії також має мікроскопічний вплив на частинки, що утворюють газ, а також на макроскопічну поведінку газу в цілому.Збільшується не тільки кінетична енергія кожної частинки, але й її внутрішні коливання та швидкості обертання її електронів. Обидва ефекти в поєднанні зі збільшенням кінетичної енергії роблять газ більш гарячим.
Від газу до плазми
Газ стає все більш енергійним і гарячим, коли температура піднімається, поки в певний момент не стане плазмою. Це відбувається при температурі, що виникає на поверхні Сонця, близько 6000 градусів Кельвіна (10 340 градусів за Фаренгейтом). Висока теплова енергія позбавляє електронів 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 вони - рідина, і вони також мають тенденцію злипатися. Через таку своєрідну поведінку багато вчених вважають плазму четвертим станом речовини.