Durante um período de séculos e através de múltiplos experimentos, físicos e químicos puderam relacionar as principais características de um gás, incluindo o volume que ele ocupa (V) e a pressão que ele exerce. invólucro (P), a temperatura (T). A lei dos gases ideais é uma destilação de seus achados experimentais. Afirma que PV = nRT, onde n é o número de moles do gás e R é uma constante chamada constante universal de gás. Essa relação mostra que, quando a pressão é constante, o volume aumenta com a temperatura e, quando o volume é constante, a pressão aumenta com a temperatura. Se nenhum dos dois estiver fixo, ambos aumentam com o aumento da temperatura.

TL; DR (muito longo; não lidos)

Quando você aquece um gás, tanto a pressão de vapor quanto o volume ocupa aumento. As partículas de gás individuais tornam-se mais energéticas e a temperatura do gás aumenta. Em altas temperaturas, o gás se transforma em plasma.

Panelas de Pressão e Balões

Uma panela de pressão é um exemplo do que acontece quando você aquece um gás (vapor de água) confinado a um volume fixo . À medida que a temperatura aumenta, a leitura no manômetro sobe até que o vapor de água saia pela válvula de segurança. Se a válvula de segurança não estivesse lá, a pressão continuaria aumentando e danificaria ou explodiria a panela de pressão.

Quando você aumenta a temperatura de um gás em um balão, a pressão aumenta, mas isso só serve para esticar o balão e aumentar o volume. À medida que a temperatura continua a subir, o balão atinge seu limite elástico e não pode mais se expandir. Se a temperatura continuar subindo, a pressão crescente explodirá o balão.

O calor é energia

Um gás é uma coleção de moléculas e átomos com energia suficiente para escapar das forças que os unem. os estados líquido ou sólido. Quando você coloca um gás em um recipiente, as partículas colidem umas com as outras e com as paredes do contêiner. A força coletiva das colisões exerce pressão sobre as paredes do contêiner. Quando você aquece o gás, adiciona energia, o que aumenta a energia cinética das partículas e a pressão que elas exercem no recipiente. se o recipiente não estivesse lá, a energia extra os induziria a voar trajetórias maiores, aumentando efetivamente o volume que eles ocupam.

A adição de energia térmica também tem um efeito microscópico nas partículas que constituem um gás como bem como no comportamento macroscópico do gás como um todo. Não só aumenta a energia cinética de cada partícula, mas também suas vibrações internas e as velocidades de rotação de seus elétrons. Ambos os efeitos, combinados com o aumento da energia cinética, fazem o gás parecer mais quente.

Do Gás ao Plasma

Um gás torna-se cada vez mais energético e mais quente à medida que a temperatura aumenta até certo ponto , torna-se um plasma. Isso ocorre em temperaturas que ocorrem na superfície do sol, cerca de 6.000 graus Kelvin (10.340 graus Fahrenheit). A alta energia térmica retira os elétrons dos átomos do gás, deixando uma mistura de átomos neutros, elétrons livres e partículas ionizadas que geram e respondem a forças eletromagnéticas. Por causa das cargas elétricas, as partículas podem fluir juntas como se fossem um fluido, e também tendem a se aglomerar. Devido a esse comportamento peculiar, muitos cientistas consideram o plasma como um quarto estado da matéria.