Al contrario delle molecole in un liquido o solido, quelle in un gas possono muoversi liberamente nello spazio in cui le confinate. Volano in giro, a volte si scontrano tra loro e con le pareti del container. La pressione collettiva che esercitano sulle pareti del contenitore dipende dalla quantità di energia che hanno. Derivano energia dal calore dell'ambiente circostante, quindi se la temperatura sale, aumenta anche la pressione. In effetti, le due quantità sono correlate dalla legge del gas ideale.

TL; DR (Troppo lungo, non letto)

In un contenitore rigido, la pressione esercitata da un gas varia direttamente con la temperatura Se il contenitore non è rigido, sia il volume che la pressione variano con la temperatura secondo la legge del gas ideale.

La legge del gas ideale

Derivato in un periodo di anni attraverso il lavoro sperimentale di un numero di individui, la legge del gas ideale segue la legge di Boyle e la legge di Charles e Gay-Lussac. Il primo afferma che, ad una data temperatura (T), la pressione (P) di un gas moltiplicata per il volume (V) che occupa è una costante. Quest'ultimo ci dice che quando la massa del gas (n) è tenuta costante, il volume è direttamente proporzionale alla temperatura. Nella sua forma finale, gli stati della legge del gas ideale:

PV = nRT, dove R è una costante chiamata costante di gas ideale.

Se si mantiene la massa del gas e il volume di la costante del contenitore, questa relazione ti dice che la pressione varia direttamente con la temperatura. Se dovessi rappresentare diversi valori di temperatura e pressione, il grafico sarebbe una linea retta con una pendenza positiva.

Che cosa succede se un gas non è ideale

Un gas ideale è uno in che si presume che le particelle siano perfettamente elastiche e non si attraggono o si respingono a vicenda. Inoltre, si presume che le particelle gassose non abbiano volume. Mentre nessun gas reale soddisfa queste condizioni, molti si avvicinano abbastanza da rendere possibile l'applicazione di questa relazione. Tuttavia, è necessario considerare i fattori del mondo reale quando la pressione o la massa del gas diventa molto alta, oppure il volume e la temperatura diventano molto bassi. Per la maggior parte delle applicazioni a temperatura ambiente, la legge del gas ideale fornisce una buona approssimazione del comportamento della maggior parte dei gas.

Come varia la pressione con la temperatura

Finché il volume e la massa del gas sono costanti, il rapporto tra pressione e temperatura diventa P = KT, dove K è una costante derivata dal volume, numero di moli di gas e la costante di gas ideale. Se metti un gas che soddisfa condizioni ideali di gas in un contenitore con pareti rigide in modo che il volume non possa cambiare, sigillare il contenitore e misurare la pressione sulle pareti del contenitore, lo vedrai diminuire man mano che si abbassa la temperatura. Dal momento che questa relazione è lineare, hai solo bisogno di due letture di temperatura e pressione per tracciare una linea da cui estrapolare la pressione del gas ad una data temperatura.

Questa relazione lineare si rompe a temperature molto basse quando l'elasticità imperfetta delle molecole di gas diventa abbastanza importante da influenzare i risultati, ma la pressione diminuirà con l'abbassarsi della temperatura. La relazione sarà anche non lineare se le molecole di gas sono abbastanza grandi da precludere la classificazione del gas come ideale.