pV=k
と書かれる。 kは温度により変わり、高温では大きく、低温では小さい。 この関係を下図に示す。
ボイルの法則
V=V0(1+t/273.15)
と書かれる。 ここで、V0は0℃での気体の体積である。 ここで絶対温度Tを用いると上式は、
V=V0T/273.15
と書ける。 また、
V/T=一定
と変形できる。 すなわち 一定圧力の気体の体積は絶対温度に比例する 。 この関係を下図に示す。
シャルルの法則
この式や図からは、絶対温度が0 Kの時の体積は0であることが分かる。 歴史的には、 体積が0になる温度を絶対零度 として絶対温度が定義された。
pV/T= 一定
となる。また、 nモルの気体については、
pv=nRT
となる。ここで、Rは気体定数とよばれる定数で、
R=8.31J/mol･K
である。この式を状態方程式という。
しかし、空気などの実在の気体は厳密に上式に合わない。 気体を冷やしていくと体積が0になる前に液体になってしまう。 さらに冷やすと固体になる。 このような現象は相変化 あるいは相転移とよばれる。 ただし例外もあり、ヘリウムは絶対零度まで液体である。 状態方程式を満たす仮想上の気体を理想気体という。