Plyn

Plyn je jedním ze čtyř nejběžnějších stavů hmoty. V plynu se molekuly volně pohybují a jsou na sobě nezávislé. Tím se liší od kapaliny, kde jsou molekuly volně spojeny. Liší se také od pevné látky, kde jsou vazby pevné a drží molekuly pohromadě.

V čistém plynu může být každá molekula tvořena jednotlivým atomem. Může být elementární, kde je každá molekula tvořena více než jedním stejným atomem vázaným dohromady. Může se jednat o sloučeniny, kde jsou molekuly tvořeny mnoha typy atomů dohromady. Příkladem jednoatomového plynu je neon, příkladem elementárního plynu je vodík a příkladem sloučeninového plynu je oxid uhličitý.

Směs plynů obsahuje směs některého z výše uvedených typů, například vzduch, který je tvořen 78 % dusíku, 20 % kyslíku a 2 % argonu a oxidu uhličitého.

Jedovaté plyny se používaly jako chemické zbraně v první světové válce, ale později byly zakázány. Zemní plyn je přírodní směs metanu a dalších plynů.

Ilustrace náhodného pohybu molekul plynu, aniž by byly navzájem spojeny.

Fyzikální vlastnosti

Všechny plyny mohou proudit stejně jako kapaliny. To znamená, že se molekuly pohybují nezávisle na sobě. Většina plynů je bezbarvá, jako například vodík. Částice plynu se šíří, neboli difundují, aby vyplnily celý prostor v jakékoli nádobě, například v láhvi nebo v místnosti. Ve srovnání s kapalinami a pevnými látkami mají plyny velmi nízkou hustotu a viskozitu. Většinu plynů nemůžeme přímo vidět, protože nejsou barevné. Je však možné měřit jejich hustotu, objem, teplotu a tlak.

Tlak

Tlak je měřítkem toho, jak velkou tlakovou silou působí něco na jiný objekt. V případě plynu je to obvykle plyn, který tlačí na nádobu s předmětem, nebo, pokud je plyn těžký, něco uvnitř plynu. Tlak se měří v pascalech. Díky třetímu Newtonovu zákonu můžeme měnit tlak plynu působením síly na objekt, který ho obsahuje. Například stlačením láhve se vzduchem uvnitř vytvoříme tlak (zvýšíme tlak) na vzduch uvnitř.

Když mluvíme o plynu, tlak se často vztahuje k nádobě. Velké množství plynu v malé nádobě má velmi vysoký tlak. Malé množství plynu ve velké nádobě by mělo nízký tlak. Plyn může sám vytvářet tlak, pokud je ho hodně. Hmotnost plynu vytváří tlak na vše, co je pod ním, včetně jiného plynu. Na planetě se tomu říká atmosférický tlak.

Teplota

Teplota plynu udává, jak je plyn horký nebo studený. Ve fyzice se obvykle měří v kelvinech, i když jinde se používají spíše stupně Celsia. V plynu souvisí průměrná rychlost molekul (jak rychle se pohybují) s teplotou. Čím rychleji se molekuly plynu pohybují, tím více se srážejí neboli narážejí do sebe. Při těchto srážkách se uvolňuje energie, která má v plynu podobu tepla. Naopak, pokud se teplota v okolí plynu zvýší, pak částice plynu přemění tepelnou energii na kinetickou, čímž se pohybují rychleji a plyn se zahřívá.

Změny stavu

Plyn může procházet dvěma různými stavovými změnami. Při dostatečně nízké teplotě může plyn kondenzovat a změnit se na kapalinu. Někdy, pokud je teplota dostatečně nízká, může projít procesem usazování, kdy se rovnou změní na pevnou látku. Za normálních okolností musí plyn nejprve zkondenzovat na kapalinu a poté zmrznout, aby se stal pevnou látkou, ale pokud je teplota velmi nízká, může přeskočit fázi kapaliny a okamžitě se stát pevnou látkou. V zimě tak vzniká námraza na zemi. Vodní pára (plyn) se dostane do vzduchu, který je velmi chladný, a v důsledku usazování se okamžitě změní v led.

Související stránky

Ideální plyn

Otázky a odpovědi

Otázka: Co je to plyn?

Odpověď: Plyn je jeden ze čtyř stavů hmoty, ve kterém se molekuly volně pohybují a nejsou na sebe vázány.

Otázka: Jak se liší molekuly v plynu od molekul v kapalině?

Odpověď: V plynu nejsou molekuly navzájem spojeny, zatímco v kapalině jsou molekuly volně spojeny nebo se vzájemně dotýkají.

Otázka: Jak se liší molekuly v plynu od molekul v pevné látce?

Odpověď: V plynu jsou molekulární vazby slabé, zatímco v pevné látce jsou molekulární vazby silné a drží molekuly pohromadě v jednom tvaru.

Otázka: Má plyn pouze jeden objem jako kapalina nebo pevná látka?

Odpověď: Ne, plyn se může na rozdíl od kapaliny nebo pevné látky rozpínat, dokud nezaplní nádobu, ve které se nachází.

Otázka: Jaké jsou různé typy molekul plynu?

Odpověď: Existují čisté plyny s jednotlivými atomy, elementární plyny s více než jedním stejným atomem vázaným dohromady a složené plyny s mnoha druhy atomů dohromady.

Otázka: Můžete uvést příklad jednoatomového plynu?

Odpověď: Ano, příkladem jednoatomového plynu je neon.

Otázka: Co je to směs plynů?

Odpověď: Směs plynů obsahuje směs některého z výše uvedených typů plynů, například vzduch, který obsahuje 87 % dusíku, 0,2 % kyslíku, 13,7 % argonu a stopové množství oxidu uhličitého.