विषय
सदियों से और कई प्रयोगों के माध्यम से, भौतिक विज्ञानी और रसायनज्ञ एक गैस की प्रमुख विशेषताओं को संबंधित करने में सक्षम हुए हैं, जिसमें इसकी मात्रा (वी) और इसके बाड़े (पी) पर दबाव, तापमान (टी) शामिल है। आदर्श गैस कानून उनके प्रयोगात्मक निष्कर्षों का एक आसवन है। इसमें कहा गया है कि PV = nRT, जहाँ n गैस की मोल्स की संख्या है और R एक स्थिरांक है जिसे यूनिवर्सल गैस स्थिरांक कहा जाता है। यह संबंध दिखाता है कि, जब दबाव स्थिर होता है, तो तापमान के साथ मात्रा बढ़ जाती है, और जब मात्रा स्थिर होती है, तो तापमान के साथ दबाव बढ़ता है। यदि न तो तय किया जाता है, तो वे दोनों बढ़ते तापमान के साथ बढ़ते हैं।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; डिडंट रीड)
जब आप एक गैस को गर्म करते हैं, तो वाष्प का दबाव और इसकी मात्रा दोनों बढ़ जाती है। व्यक्तिगत गैस कण अधिक ऊर्जावान हो जाते हैं और गैस का तापमान बढ़ जाता है। उच्च तापमान पर, गैस एक प्लाज्मा में बदल जाती है।
प्रेशर कुकर और गुब्बारे
एक प्रेशर कुकर एक उदाहरण है जब आप गैस (जल वाष्प) को एक निश्चित मात्रा तक सीमित करते हैं। जैसे ही तापमान बढ़ता है, दबाव गेज पर रीडिंग इसके साथ ऊपर जाती है जब तक कि जल वाष्प सुरक्षा वाल्व के माध्यम से बचना शुरू नहीं करता है। यदि सुरक्षा वाल्व वहां नहीं होता है, तो दबाव बढ़ता रहेगा और प्रेशर कुकर को नुकसान पहुंचाएगा या फट जाएगा।
जब आप एक गुब्बारे में गैस का तापमान बढ़ाते हैं, तो दबाव बढ़ जाता है, लेकिन यह केवल गुब्बारे को फैलाने और आयतन को बढ़ाने का काम करता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ रहा है, गुब्बारा अपनी लोचदार सीमा तक पहुंच जाता है और अब विस्तार नहीं कर सकता है। यदि तापमान बढ़ता रहता है, तो बढ़ते दबाव से गुब्बारा फट जाता है।
ऊष्मा ऊर्जा है
एक गैस अणुओं और परमाणुओं का एक संग्रह है जो तरल या ठोस अवस्थाओं में एक साथ बंधने वाली शक्तियों से बचने के लिए पर्याप्त ऊर्जा देता है। जब आप एक कंटेनर में गैस घेरते हैं, तो कण एक दूसरे से और कंटेनर की दीवारों से टकराते हैं। टकराव की सामूहिक शक्ति कंटेनर की दीवारों पर दबाव डालती है। जब आप गैस को गर्म करते हैं, तो आप ऊर्जा जोड़ते हैं, जिससे कणों की गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है और वे कंटेनर पर दबाव डालते हैं। यदि कंटेनर वहां मौजूद थे, तो अतिरिक्त ऊर्जा उन्हें बड़े प्रक्षेपवक्र को उड़ाने के लिए प्रेरित करेगी, प्रभावी रूप से वे आयतन को बढ़ाते हुए।
ऊष्मा ऊर्जा के अलावा कणों पर एक सूक्ष्म प्रभाव भी होता है जो एक गैस के साथ-साथ गैस के स्थूल व्यवहार पर भी होता है।न केवल प्रत्येक कण की गतिज ऊर्जा बढ़ती है, बल्कि इसके आंतरिक कंपन और इसके इलेक्ट्रॉनों के रोटेशन की गति भी होती है। दोनों प्रभाव, गतिज ऊर्जा में वृद्धि के साथ मिलकर, गैस को गर्म महसूस करते हैं।
गैस से लेकर प्लाज़्मा तक
जब तक तापमान एक निश्चित बिंदु पर बढ़ जाता है, तब तक एक गैस ऊर्जावान और गर्म हो जाती है, यह एक प्लाज्मा बन जाता है। यह सूरज की सतह पर होने वाले तापमान पर लगभग 6,000 डिग्री केल्विन (10,340 डिग्री फ़ारेनहाइट) पर होता है। उच्च ताप ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को गैस में परमाणुओं से छीनती है, जिससे तटस्थ परमाणुओं, मुक्त इलेक्ट्रॉनों और आयनित कणों का मिश्रण होता है जो विद्युत-चुंबकीय बलों के लिए उत्पन्न और प्रतिक्रिया करता है। विद्युत आवेशों के कारण, कण एक साथ प्रवाह कर सकते हैं जैसे कि वे एक तरल पदार्थ थे, और वे भी एक साथ टकराते हैं। इस अजीबोगरीब व्यवहार के कारण कई वैज्ञानिक प्लाज्मा को पदार्थ की चौथी अवस्था मानते हैं।