Állandó nyomás mellett az elzárt gáz térfogata és a hőmérséklete egymással egyenesen arányos (1802, Gay-Lussac első törvénye) ^{[16] [17]} :

(4.2)

ahol t a hőmérséklet (Celsius fokban), β a hőtágulási együttható, V₀ a gáz térfogata 0 °C-on. A mérések szerint

A 4.2 egyenlet a törvény eredeti megfogalmazása. A termodinamikai hőmérséklet segítségével Gay-Lussac első törvénye az alábbi formát ölti:

(4.3)

Az állapotváltozás a p-V diagramon egy vízszintes vonal:

4.3. ábra - Izobár állapotváltozás p-V diagramja

Az állapotváltozás T-S diagramja egy exponenciális függvény:

4.4. ábra - Izobár állapotváltozás T-S diagramja