I motsats till molekyler i en vätska eller fast kan de i en gas rör sig fritt i det utrymme där du begränsar dem. De flyger runt, ibland kolliderar med varandra och med behållarens väggar. Det kollektiva trycket som de utövar på behållarens väggar beror på hur mycket energi de har. De härleder energi från värmen i sin omgivning, så om temperaturen går upp, så gör trycket. Faktum är att de två kvantiteterna är relaterade till den ideala gaslagen.

TL; DR (för länge, läste inte)

I en styv behållare varierar trycket som utövas av en gas direkt med temperaturen. Om behållaren inte är stel, varierar både volymen och trycket med temperaturen enligt den ideala gaslagen.

Den ideala gaslagen

Avledad över en period av år genom ett experimentellt arbete av en Antalet individer följer den ideala gaslagen enligt Boyle's lag och Charles och Gay-Lussac-lagen. Den tidigare anför att vid en given temperatur (T) är trycket (P) hos en gas multiplicerat med volymen (V) upptaget en konstant. Den senare berättar att när gasens massa (n) hålls konstant är volymen direkt proportionell mot temperaturen. I sin slutliga form anges den ideala gaslagstiftningen:

PV = nRT, där R är en konstant kallad den ideala gaskonstanten.

Om du håller gasens massa och volymen av behållarkonstanten, detta förhållande berättar att trycket varierar direkt med temperaturen. Om du skulle diagramma olika värden på temperatur och tryck, skulle grafen vara en rak linje med en positiv lutning.

Vad händer om en gas inte är idealisk?

En idealisk gas är en i vilka partiklarna antas vara helt elastiska och inte lockar eller avstör varandra. Dessutom antas gaspartiklarna själva inte ha någon volym. Även om ingen riktig gas uppfyller dessa villkor, kommer många nära nog att göra det möjligt att tillämpa detta förhållande. Du måste emellertid överväga verkliga faktorer när gasens tryck eller massa blir mycket högt, eller volymen och temperaturen blir mycket låga. För de flesta tillämpningar vid rumstemperatur ger den ideala gaslagen en tillräckligt god approximation av de flesta gasernas beteende.

Hur tryck varierar med temperatur

Så länge som gasens volym och massa är konstanta, blir förhållandet mellan tryck och temperatur P = KT, där K är en konstant härledd från volymen, antalet moler gas och den ideala gaskonstanten. Om du sätter en gas som uppfyller idealiska gasförhållanden i en behållare med styva väggar så volymen inte kan förändras, täta behållaren och mäta trycket på behållarens väggar så ser du att det minskar när du sänker temperaturen. Eftersom detta förhållande är linjärt behöver du bara två värden av temperatur och tryck för att rita en linje från vilken du kan extrapolera gasens tryck vid vilken temperatur som helst.

Detta linjära förhållande bryts ner vid mycket låga temperaturer när Gasmolekylernas ofullkomliga elasticitet blir tillräckligt viktig för att påverka resultatet, men trycket kommer fortfarande att minska när du sänker temperaturen. Förhållandet kommer också att vara olinjärt om gasmolekylerna är tillräckligt stora för att förhindra att gasen klassificeras som ideal