Obsah
V priebehu storočí a prostredníctvom viacerých experimentov boli fyzici a chemici schopní spojiť kľúčové vlastnosti plynu, vrátane objemu, ktorý zaberá (V) a tlaku, ktorý vyvíja v jeho komore (P), s teplotou (T). Ideálnym plynom je destilácia ich experimentálnych nálezov. Uvádza sa v ňom, že PV = nRT, kde n je počet mólov plynu a R je konštanta nazývaná univerzálna plynová konštanta. Tento vzťah ukazuje, že keď je tlak konštantný, objem sa zvyšuje s teplotou a keď je objem konštantný, tlak sa zvyšuje s teplotou. Ak ani jeden nie je stanovený, zvyšujú sa s rastúcou teplotou.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
Pri zahrievaní plynu sa zvyšuje jeho tlak pary aj objem, ktorý zaberá. Jednotlivé častice plynu sa stávajú energetickými a zvyšuje sa teplota plynu. Pri vysokých teplotách sa plyn mení na plazmu.
Tlakové hrnce a balóniky
Tlakový hrniec je príklad toho, čo sa stane, keď ohrievate plyn (vodnú paru) obmedzený na pevný objem. Keď teplota stúpa, hodnota na manometri stúpa, až kým vodná para nezačne unikať cez poistný ventil. Ak by tam poistný ventil nebol, tlak by sa neustále zvyšoval a poškodil alebo praskol tlakový hrniec.
Ak v balóne zvýšite teplotu plynu, tlak sa zvýši, ale slúži len na roztiahnutie balónku a zvýšenie objemu. Keď teplota stále stúpa, balónik dosiahne svoju elastickú hranicu a nemôže sa ďalej rozširovať. Ak teplota neustále stúpa, balónik praskne zvyšujúci sa tlak.
Teplo je energia
Plyn je skupina molekúl a atómov s dostatočnou energiou, aby unikli silám, ktoré ich spájajú v kvapalnom alebo pevnom stave. Keď v nádobe uzatvoríte plyn, častice sa zrážajú navzájom a so stenami nádoby. Kolízna sila zrážok vyvíja tlak na steny kontajnera. Pri zahrievaní plynu pridávate energiu, ktorá zvyšuje kinetickú energiu častíc a tlak, ktorý vyvíjajú na nádobu. ak by sa tam kontajner nedostal, dodatočná energia by ich prinútila lietať vo väčších trajektóriách, čím by sa účinne zväčšil objem, ktorý zaberajú.
Prídavok tepelnej energie má tiež mikroskopický účinok na častice, ktoré tvoria plyn, ako aj na makroskopické správanie plynu ako celku.Zvyšuje sa nielen kinetická energia každej častice, ale aj jej vnútorné vibrácie a rýchlosti rotácie jej elektrónov. Oba efekty spolu so zvýšením kinetickej energie spôsobujú, že sa plyn cíti horúci.
Od plynu po plazmu
Plyn sa stáva stále viac energetickým a horúcim, keď teplota stúpa, až sa v určitom okamihu stane plazmou. K tomu dochádza pri teplotách, ktoré sa vyskytujú na povrchu slnka, okolo 6 000 stupňov Kelvina (10 340 stupňov Fahrenheita). Vysoká tepelná energia oddeľuje elektróny od atómov v plyne a zanecháva zmes neutrálnych atómov, voľných elektrónov a ionizovaných častíc, ktoré generujú elektromagnetické sily a reagujú na ne. Kvôli elektrickým nábojom môžu častice prúdiť spolu, akoby to bola tekutina, a tiež majú tendenciu zhlukovať sa spolu. Kvôli tomuto zvláštnemu správaniu mnohí vedci považujú plazmu za štvrtý stav hmoty.