Οι σχέσεις που συνδέουν την πίεση, τον όγκο και τη θερμοκρασία ορισμένης ποσότητας αερίου προσδιορίστηκαν πειραματικά και αποτελούν τους νόμους των αερίων. Κάθε νόμος μελετά τη συσχέτιση δύο μεγεθών, ενώ το τρίτο διατηρείται σταθερό.

Τη θερμοκρασία τη μετράμε σε βαθμούς Kelvin (K) (tooltip: Kelvin — η μονάδα της θερμοκρασίας στο SI). Η θερμοκρασία αυτή ονομάζεται απόλυτη θερμοκρασία.

Η θερμοκρασία στην κλίμακα Kelvin προκύπτει αν στη θερμοκρασία $θ$, μετρημένη στην κλίμακα Κελσίου, προσθέσουμε το $273$:

Ισόθερμη ονομάζεται η μεταβολή στην οποία η θερμοκρασία του αερίου παραμένει σταθερή ($T = σταθ.$).

Η πίεση ορισμένης ποσότητας αερίου, του οποίου η θερμοκρασία παραμένει σταθερή, είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον όγκο του.

Μαθηματική διατύπωση:

Σε άξονες με τον όγκο $V$ στον οριζόντιο και την πίεση $P$ στον κατακόρυφο, η ισόθερμη μεταβολή παριστάνεται με μια καμπύλη (υπερβολή) που φθίνει: καθώς μεγαλώνει ο όγκος, η πίεση μικραίνει.

Για μεγαλύτερη θερμοκρασία η καμπύλη βρίσκεται πιο μακριά από την αρχή των αξόνων. Έτσι, για δύο θερμοκρασίες με $T_2 > T_1$, η ισόθερμη που αντιστοιχεί στη $T_2$ είναι ψηλότερα από εκείνη της $T_1$.

Επειδή το γινόμενο $P \cdot V$ είναι σταθερό, διπλασιασμός του όγκου συνεπάγεται υποδιπλασιασμό της πίεσης και αντίστροφα.

Ισόχωρη ονομάζεται η μεταβολή στην οποία ο όγκος του αερίου παραμένει σταθερός ($V = σταθ.$).

Η πίεση ορισμένης ποσότητας αερίου, του οποίου ο όγκος διατηρείται σταθερός, είναι ανάλογη με την απόλυτη θερμοκρασία του αερίου.

Μαθηματική διατύπωση:

Σε άξονες με την (απόλυτη) θερμοκρασία $T$ στον οριζόντιο και την πίεση $P$ στον κατακόρυφο, η ισόχωρη μεταβολή παριστάνεται με ευθεία γραμμή που, προεκτεινόμενη, περνάει από την αρχή των αξόνων.

Για δύο διαφορετικές τιμές του όγκου $V_1 < V_2$, παίρνουμε δύο διαφορετικές ευθείες· η ευθεία με τον μικρότερο όγκο έχει μεγαλύτερη κλίση.

Ισοβαρής ονομάζεται η μεταβολή στην οποία η πίεση του αερίου παραμένει σταθερή ($P = σταθ.$).

Ο όγκος ορισμένης ποσότητας αερίου, όταν η πίεσή του διατηρείται σταθερή, είναι ανάλογος με την απόλυτη θερμοκρασία του.

Μαθηματική διατύπωση:

Σε άξονες με την (απόλυτη) θερμοκρασία $T$ στον οριζόντιο και τον όγκο $V$ στον κατακόρυφο, η ισοβαρής μεταβολή παριστάνεται με ευθεία γραμμή που, προεκτεινόμενη, περνάει από την αρχή των αξόνων.

Για δύο διαφορετικές τιμές της πίεσης $P_1 < P_2$, παίρνουμε δύο διαφορετικές ευθείες με διαφορετική κλίση.

Οι νόμοι ισχύουν με μεγαλύτερη ακρίβεια:

• για ένα μονοατομικό παρά για ένα πολυατομικό αέριο στις ίδιες συνθήκες,
• για τα θερμά και αραιά αέρια παρά για τα πυκνά και ψυχρά.

Ας υποθέσουμε ότι κάποιο αέριο υπακούει με ακρίβεια στους νόμους αυτούς, ανεξάρτητα από το αν είναι θερμό ή ψυχρό, πυκνό ή αραιό. Ένα τέτοιο αέριο — που στην πραγματικότητα δεν υπάρχει — ονομάζεται ιδανικό αέριο.

Μακροσκοπικά, ιδανικό αέριο είναι αυτό που υπακούει στους τρεις νόμους των αερίων σε οποιεσδήποτε συνθήκες κι αν βρίσκεται.

Οι γραφικές παραστάσεις $P-T$ (ισόχωρη) και $V-T$ (ισοβαρής), αν αναφέρονταν σε ιδανικό αέριο, θα ήταν συνεχείς γραμμές για όλες τις θερμοκρασίες (χωρίς διακεκομμένο τμήμα).