In tegenstelling tot moleculen in een vloeistof of vaste stof, kunnen die in een gas zich vrij bewegen in de ruimte waarin u ze opsluit. Ze vliegen rond, botsen zo nu en dan met elkaar en met de containermuren. De collectieve druk die ze uitoefenen op de wanden van de container is afhankelijk van de hoeveelheid energie die ze hebben. Ze ontlenen energie aan de hitte in hun omgeving, dus als de temperatuur stijgt, neemt ook de druk toe. In feite zijn de twee hoeveelheden gerelateerd aan de ideale gaswet.

TL; DR (te lang; heeft niet gelezen)

In een stijve houder varieert de druk die wordt uitgeoefend door een gas. direct met temperatuur. Als de container niet stijf is, variëren zowel volume als druk met de temperatuur volgens de ideale gaswet.

De ideale gaswet

Afgeleid gedurende een periode van jaren door het experimentele werk van een aantal personen, volgt de ideale gaswet uit de wet van Boyle en de wet van Charles en Gay-Lussac. De eerste geeft aan dat, bij een bepaalde temperatuur (T), de druk (P) van een gas vermenigvuldigd met het volume (V) dat het inneemt een constante is. De laatste vertelt ons dat wanneer de massa van het gas (n) constant wordt gehouden, het volume rechtevenredig is met de temperatuur. In de uiteindelijke vorm staat de ideale gaswet:

PV = nRT, waarbij R een constante is die de ideale gasconstante wordt genoemd.

Als u de massa van het gas en het volume aan gas behoudt de containerconstante, deze relatie vertelt je dat de druk direct varieert met de temperatuur. Als u verschillende waarden van temperatuur en druk zou plotten, zou de grafiek een rechte lijn met een positieve helling zijn.

Wat als een gas niet ideaal is

Een ideaal gas is er één in waarbij de deeltjes verondersteld worden perfect elastisch te zijn en elkaar niet aantrekken of afstoten. Bovendien wordt aangenomen dat de gasdeeltjes zelf geen volume hebben. Hoewel er geen echt gas aan deze voorwaarden voldoet, komen er veel dichtbij genoeg om het mogelijk te maken om deze relatie toe te passen. U moet echter rekening houden met factoren uit de echte wereld wanneer de druk of massa van het gas erg hoog wordt, of als het volume en de temperatuur zeer laag worden. Voor de meeste toepassingen op kamertemperatuur biedt de ideale gaswet een voldoende goede benadering van het gedrag van de meeste gassen.

Hoe druk varieert met temperatuur

Zolang het volume en de massa van het gas constant zijn, wordt de relatie tussen druk en temperatuur P = KT, waarbij K een constante is die is afgeleid van het volume, het aantal mol gas en de ideale gasconstante. Als je een gas plaatst dat de ideale gascondities vervult in een container met stijve wanden, zodat het volume niet kan veranderen, sluit je de container af en meet je de druk op de wanden van de container. Je ziet dat deze afneemt als je de temperatuur verlaagt. Omdat deze relatie lineair is, hebt u slechts twee metingen van temperatuur en druk nodig om een ​​lijn te trekken van waaruit u de druk van het gas bij elke gegeven temperatuur kunt extrapoleren.

Deze lineaire relatie breekt af bij zeer lage temperaturen wanneer de imperfecte elasticiteit van de gasmoleculen wordt belangrijk genoeg om de resultaten te beïnvloeden, maar de druk zal nog steeds afnemen als je de temperatuur verlaagt. De relatie zal ook niet-lineair zijn als de gasmoleculen groot genoeg zijn om te voorkomen dat het gas als ideaal wordt geclassificeerd.