Ізотермічний процес було досліджено дослідниками Бойлем та Маріоттом. Закон Бойля-Маріотта стверджує, що для постійної маси ідеального газу за сталої температури добуток тиску на об’єм залишається незмінним:

                                                   (5.2)

Графік цього процесу (рис. 4.1), представлений на діаграмах „P‑V”, „P‑T” або „V‑T”, - називається ізотермою.

Найбільш вживаним є графік у формі рис. 5.1 а.

Ізобарний(ізобарний) процес підкоряється закону Гей Люссака: для постійної маси ідеального газу за постійного тиску об’єм зростає прямо пропорційно до зростання температури:

                                        (5.3)

де

температурний коефіцієнт, сталий для всіх ідеальних газів; V₀ – об’єм газу за нуля градусів температури за Цельсієм. Якщо ввести абсолютну температуру Т= t+273 K, то закон Гей Люссака перепишеться в компактній формі:

                                                  (5.4)

Графік цього процесу (рис. 5.2), представлений на діаграмах „P‑V”,

„P‑T” або „V‑T”, - називається ізобарою.

Найбільш інформативним є графік рис. 5.2 в, він свідчить про те, що об’єм ідеального газу за температури, що прагне до абсолютного нуля, також прагне до нуля – за припущенням ідеальний газ складається з матеріальних точок. Реальні гази не можуть мати нульового об’єму, за досить низьких температур газ перестане відповідати умовам ідеального газу.

Ізохоричний (ізохорний) процес підкоряється закону Шарля: для постійної маси ідеального газу за постійного об’єму тиск зростає прямо пропорційно до зростання температури:

                                         (5.4)

 

де температурний коефіцієнт, сталий для всіх ідеальних газів; Р₀ – об’єм газу за нуля градусів температури за Цельсієм. Якщо ввести абсолютну температуру Т= t+273 K, то закон Шарля перепишеться в компактній формі:

                                                  (5.5)

Графік цього процесу (рис. 4.3), представлений на діаграмах „P‑V”, „P‑T” або „V‑T”, - називається ізобарою.

Скориставшись дослідними газовими законами, можна отримати об’єднаний газовий закон, що стверджує: для постійної маси ідеального газу добуток тиску на об’єм віднесений до абсолютної температури залишається незмінним в довільних процесах:Найбільш інформативним є графік на рис.5.3 б, він свідчить про те, що тиск ідеального газу за температури, що прагне до абсолютного нуля, також прагне до нуля – за припущенням ідеальний газ складається з матеріальних точок, сили взаємодії між якими виключені. Зі зменшенням температури інтенсивність руху молекул зменшується, їх бомбардування стінок посудини зменшується, а за абсолютного нуля тиск стане нульовим. Реальні гази за досить низьких температур перестають відповідати умовам ідеального газу.

                                            (5.6)

Виходячи з об’єднаного газового закону (5.6), можна отримати рівняння стану ідеальних газів. За нормальних умов (тиск Р_о = 1,015×10⁵ Па; температура Т_о = 273,15 К) об’єм одного моля ідеального газу V₀=22,4∙10^-3 м³ відповідно

                        (5.7)

де універсальна газова стала.

Рівняння стану довільної маси ідеального газу зв’язує параметри його стану:

                             (5.8)

де Р - тиск; V - об’єм; Т - температура; m - маса; М - молярна маса газу; n - кількість молів газу; R - універсальна газова стала.

Одночасно вводиться стала Больцмана:

                     (5.9)

яка широко використовується в молекулярній фізиці.

Рівняння стану (5.8) може бути переписане в інших формах призначених для визначення конкретних характеристик:

а) для густини речовини -

                                           (5.10)

б) для концентрації молекул -

  (5.11)