A diferencia de las moléculas en un líquido o sólido, las que están en un gas pueden moverse libremente en el espacio en el que las confina. Vuelan, colisionando ocasionalmente entre ellos y con las paredes del contenedor. La presión colectiva que ejercen sobre las paredes del contenedor depende de la cantidad de energía que tienen. Obtienen energía del calor en su entorno, por lo que si la temperatura aumenta, también lo hace la presión. De hecho, las dos cantidades están relacionadas por la ley de los gases ideales.

TL; DR (Demasiado larga; No leída)

En un contenedor rígido, la presión ejercida por un gas varía directamente con la temperatura. Si el contenedor no es rígido, tanto el volumen como la presión varían con la temperatura de acuerdo con la ley de los gases ideales.

The Ideal Gas Law

Derivado durante un período de años a través del trabajo experimental de un número de personas, la ley del gas ideal se desprende de la ley de Boyle y la ley de Charles y Gay-Lussac. El primero declara que, a una temperatura dada (T), la presión (P) de un gas multiplicado por el volumen (V) que ocupa es una constante. Este último nos dice que cuando la masa del gas (n) se mantiene constante, el volumen es directamente proporcional a la temperatura. En su forma final, la ley de los gases ideales establece:

PV = nRT, donde R es una constante llamada la constante de gas ideal.

Si mantiene la masa del gas y el volumen de la constante del contenedor, esta relación te dice que la presión varía directamente con la temperatura. Si tuviera que graficar varios valores de temperatura y presión, el gráfico sería una línea recta con una pendiente positiva.

¿Qué pasa si un gas no es ideal?

Un gas ideal es uno en donde se supone que las partículas son perfectamente elásticas y no se atraen ni se repelen entre sí. Además, se supone que las propias partículas de gas no tienen volumen. Si bien ningún gas real cumple estas condiciones, muchos se acercan lo suficiente para que sea posible aplicar esta relación. Sin embargo, debe considerar factores del mundo real cuando la presión o la masa del gas se vuelve muy alta, o el volumen y la temperatura se vuelven muy bajos. Para la mayoría de las aplicaciones a temperatura ambiente, la ley de los gases ideales proporciona una aproximación suficientemente buena del comportamiento de la mayoría de los gases.

¿Cómo varía la presión con la temperatura?

Mientras el volumen y la masa del gas son constantes, la relación entre presión y temperatura se convierte en P = KT, donde K es una constante derivada del volumen, el número de moles de gas y la constante de gas ideal. Si coloca un gas que cumple con las condiciones ideales de gas en un contenedor con paredes rígidas para que el volumen no cambie, selle el contenedor y mida la presión en las paredes del contenedor, verá que disminuirá a medida que baje la temperatura. Como esta relación es lineal, solo necesita dos lecturas de temperatura y presión para trazar una línea desde la que pueda extrapolar la presión del gas a cualquier temperatura dada.

Esta relación lineal se descompone a temperaturas muy bajas cuando la elasticidad imperfecta de las moléculas de gas se vuelve lo suficientemente importante como para afectar los resultados, pero la presión aún disminuirá a medida que baje la temperatura. La relación también será no lineal si las moléculas de gas son lo suficientemente grandes como para imposibilitar la clasificación del gas como ideal.