Durante un período de siglos y a través de múltiples experimentos, físicos y químicos han podido relacionar las características clave de un gas, incluido el volumen que ocupa (v) y la presión que ejerce sobre su envoltorio (p), con la temperatura (t). La ley del gas ideal es una destilación de sus hallazgos experimentales. indica que pv = nrt, donde n es el número de moles del gas y r es una constante llamada constante de gas universal. esta relación muestra que, cuando la presión es constante, el volumen aumenta con la temperatura, y cuando el volumen es constante, la presión aumenta con la temperatura. Si ninguno de los dos es fijo, ambos aumentan al aumentar la temperatura.
ollas a presión y globos
Una olla a presión es un ejemplo de lo que sucede cuando calienta un gas (vapor de agua) confinado a un volumen fijo. a medida que aumenta la temperatura, la lectura en el manómetro sube hasta que el vapor de agua comienza a escapar a través de la válvula de seguridad. Si la válvula de seguridad no estuviera allí, la presión seguiría aumentando y dañaría o explotaría la olla a presión.
Cuando aumentas la temperatura de un gas en un globo, la presión aumenta, pero esto solo sirve para estirar el globo y aumentar el volumen. a medida que la temperatura sigue aumentando, el globo alcanza su límite elástico y ya no puede expandirse. Si la temperatura sigue subiendo, la presión cada vez mayor revienta el globo.
el calor es energía
un gas es un conjunto de moléculas y átomos con suficiente energía para escapar de las fuerzas que los unen en los estados líquido o sólido. Cuando encierran un gas en un contenedor, las partículas chocan entre sí y con las paredes del contenedor. La fuerza colectiva de las colisiones ejerce presión sobre las paredes del contenedor. Cuando calientas el gas, agregas energía, lo que aumenta la energía cinética de las partículas y la presión que ejercen sobre el recipiente. Si el contenedor no estuviera allí, la energía extra los induciría a volar trayectorias más grandes, aumentando efectivamente el volumen que ocupan.
La adición de energía térmica también tiene un efecto microscópico en las partículas que constituyen un gas, así como en el comportamiento macroscópico del gas en su conjunto. No solo aumenta la energía cinética de cada partícula, sino también sus vibraciones internas y la velocidad de rotación de sus electrones. Ambos efectos, combinados con el aumento de la energía cinética, hacen que el gas se sienta más caliente.
del gas al plasma
un gas se vuelve cada vez más energético y más caliente a medida que la temperatura aumenta hasta que, en cierto punto, se convierte en plasma. esto ocurre a temperaturas que ocurren en la superficie del sol, alrededor de 6,000 grados kelvin (10,340 grados Fahrenheit). La alta energía calorífica elimina los electrones de los átomos en el gas, dejando una mezcla de átomos neutros, electrones libres y partículas ionizadas que generan y responden a las fuerzas electromagnéticas. Debido a las cargas eléctricas, las partículas pueden fluir juntas como si fueran un fluido y también tienden a agruparse. Debido a este comportamiento peculiar, muchos científicos consideran que un plasma es un cuarto estado de la materia.