Le volume, ou l'espace occupé par un gaz particulier, diminue lorsqu'il est refroidi. La relation directe entre le volume et la température d'un gaz est connue sous le nom de loi de Charles, qui stipule que pour tous les gaz à température constante, une augmentation de la température entraîne une augmentation du volume.
Les gaz peuvent être définis à l'aide de quatre grandeurs physiques : le volume (V), la pression (P), la température (T) et le nombre d'atomes de gaz (n). La corrélation générale entre ces valeurs est représentée mathématiquement par l'équation PV = nRT, également connue sous le nom de loi des gaz parfaits, où « R » désigne la constante de proportionnalité. Les unités standard incluent les litres pour V, les atmosphères pour P, le Kelvin pour T et les moles pour n.
L'échelle Kelvin est utilisée pour la loi des gaz parfaits car les changements de température d'un gaz n'entraînent pas de variation directe de son volume lors de l'utilisation de l'échelle Celsius. La température absolue, qui est de 0 Kelvin, équivaut à -273 degrés Celsius. Lors de l'utilisation de l'échelle Fahrenheit, il est nécessaire d'ajouter 460 pour obtenir la température absolue dans l'échelle Rankine.
L'équation des gaz parfaits indique que la diminution de la température entraîne une réduction de son volume. Lorsqu'un gaz est refroidi, les atomes qui le composent ont moins d'énergie pour se déplacer. Les atomes ont tendance à se condenser et à se rapprocher, ce qui les fait occuper moins d'espace.
