İçerik
Yüzyıllar boyunca ve çok sayıda deneyde fizikçiler ve kimyacılar, kapladığı hacim (V) ve kabındaki (P) üzerine uyguladıkları basınç da dahil olmak üzere, bir gazın temel özelliklerini, sıcaklık (T) ile ilişkilendirdiler. İdeal gaz kanunu deneysel bulgularının bir damıtmasıdır. PV = nRT'nin, burada n gazın mol sayısı ve R'nin evrensel gaz sabiti denilen bir sabit olduğunu belirtir. Bu ilişki, basınç sabit olduğunda, havanın sıcaklıkla arttığını ve hacim sabit olduğunda, basıncın sıcaklıkla arttığını gösterir. Hiçbiri sabit değilse, ikisi de artan sıcaklıkla artar.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
Bir gazı ısıtırken, hem buhar basıncı hem de işgal ettiği hacim artar. Tek tek gaz parçacıkları daha enerjik hale gelir ve gazın sıcaklığı artar. Yüksek sıcaklıklarda, gaz bir plazmaya dönüşür.
Düdüklü Tencereler ve Balonlar
Bir düdüklü tencere, sabit bir hacme sınırlı bir gazı (su buharı) ısıttığınızda ne olduğuna bir örnektir. Sıcaklık arttıkça, basınç göstergesindeki okuma, su buharı güvenlik valfından kaçmaya başlayana kadar devam eder. Emniyet vanası orada olmasaydı, basınç artmaya devam eder ve düdüklü tencereye zarar verebilir ya da patlatabilirdi.
Bir balondaki gazın sıcaklığını arttırdığınızda, basınç artar, ancak bu yalnızca balonu germek ve hacmi arttırmak için kullanılır. Sıcaklık yükselmeye devam ettikçe, balon elastik sınırına ulaşır ve artık genişleyemez. Sıcaklık yükselmeye devam ederse, artan basınç balonu patlatır.
Isı Enerjidir
Bir gaz, sıvı veya katı hallerde onları birbirine bağlayan kuvvetlerden kaçmak için yeterli enerjiye sahip moleküller ve atomlar topluluğudur. Bir kabın içine bir gaz sardığınızda, parçacıklar birbirleriyle ve kabın duvarları ile çarpışır. Çarpışmaların toplu kuvveti, konteyner duvarları üzerinde baskı uygular. Gazı ısıtırken, parçacıkların kinetik enerjisini ve kabın üzerine uyguladıkları basıncı artıran enerji eklersiniz. eğer kap orada olsaydı, fazladan enerji onları daha büyük yörüngelere uçmaya teşvik eder ve işgal ettikleri hacmi etkin bir şekilde arttırır.
Isı enerjisinin eklenmesi ayrıca bir gaz oluşturan partiküller üzerinde ve bir bütün olarak gazın makroskopik davranışı üzerinde mikroskobik bir etkiye sahiptir.Her parçacığın kinetik enerjisi artmakla kalmaz, iç titreşimleri ve elektronlarının dönme hızları da artar. Her iki etki, kinetik enerjideki artışla birlikte, gazı daha sıcak hissettirir.
Gazdan Plazmaya
Bir gaz, sıcaklık belirli bir noktada plazma haline gelinceye kadar yükseldikçe daha enerjik ve daha sıcak hale gelir. Bu, güneşin yüzeyinde meydana gelen sıcaklıklarda, yaklaşık 6.000 derece Kelvin (10.340 derece Fahrenheit) olur. Yüksek ısı enerjisi, elektronları gazdaki atomlardan çıkarır, bu da nötr atomların, serbest elektronların ve elektromanyetik kuvvetlere cevap veren ve bunlara cevap veren iyonlaşmış parçacıkların bir karışımını bırakır. Elektrik yükleri nedeniyle, parçacıklar bir akışkanmış gibi birlikte akabilirler ve ayrıca kümelenme eğilimi gösterirler. Bu tuhaf davranış nedeniyle, birçok bilim adamı bir plazmayı maddenin dördüncü hali olarak görüyor.