Il volume, o lo spazio occupato da un particolare gas, diminuisce quando viene raffreddato. La relazione diretta tra il volume e la temperatura di un gas è nota come legge di Charles, che stabilisce che per tutti i gas a temperatura costante, un aumento della temperatura si traduce in un aumento di volume.
I gas possono essere definiti utilizzando quattro quantità fisiche: volume (V), pressione (P), temperatura (T) e il numero di atomi di gas (n). La correlazione generale tra questi valori è rappresentata matematicamente dall'equazione PV = nRT, altrimenti nota come legge del gas ideale, dove "R" indica la costante di proporzionalità. Le unità standard includono litri per V, atmosfere per P, Kelvin per T e moli per n.
La scala Kelvin viene utilizzata per la legge del gas ideale poiché i cambiamenti nella temperatura di un gas non si traducono in una variazione diretta del suo volume quando si utilizza la scala Celsius. La temperatura assoluta, che è 0 Kelvin, equivale a -273 gradi Celsius. Quando si utilizza la scala Fahrenheit, è necessario aggiungere 460 per ottenere la temperatura assoluta nella scala di Rankine.
L'equazione del gas ideale indica che la diminuzione della temperatura provoca una riduzione del suo volume. Quando un gas viene raffreddato, gli atomi che comprendono il gas hanno meno energia per muoversi. Gli atomi tendono a condensare e si avvicinano, causando loro di occupare meno spazio.
