При постоянном давлении р объем V идеального газа меняется линейно с температурой.
То есть
где V0 — начальный объем, t — разность начальной и конечной температур. Коэффициент теплового расширения идеальных газов α = (1/273,15)К-1 одинаков для всех газов.
Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении называется изобарным (от греч. baros — вес, тяжесть).
Закон открыт французским ученым Ж. Гей-Люссаком в 1802 г. и независимо от него Дж. Дальтоном в 1801 г.
Закон Гей-Люссака, как и другие газовые законы, является следствием уравнения состояния идеального газа. Это становится очевидным, если в заменить t на абсолютную температуру Т= t + 273,15, а коэффициент расширения α — его численным значением 1/273,15:
,
или
Для газа данной массы отношение объема к температуре постоянно, если давление газа не меняется.
Согласно , объем газа линейно зависит от температуры при постоянном давлении:
V = const Т.
Эта зависимость графически изображается прямой, которая называется изобарой.
Различным давлениям соответствуют разные изобары. С ростом давления объем газа при постоянной температуре, согласно закону Бойля—Мариотта, уменьшается, поэтому изобара, соответствующая более высокому давлению р2, лежит ниже изобары, соответствующей более низкому давлению р1.
В области низких температур все изобары идеального газа сходятся в точке Т = 0, но это не означает, что объем реального газа действительно обращается в нуль. При низких температурах все газы обращаются в жидкости, а к жидкостям уравнение состояния не применимо.