La prima legge di Gay-Lussac, detta anche prima legge di Vblicare i risultati delle sue ricerche^[1], così come il fisico italiano Alessandro Volta, che nel 1791 compì analoghe ricerche sulla dilatazione dei gas, anticipando anch'egli i risultati di Gay-Lussac.

Anche l'inglese Francis Hauksbee era pervenuto allo stesso risultato già nel 1708, il quale, però, non ne diede mai una formulazione matematica rigorosa.

Indicando con ${\displaystyle V_{0}}$ il volume di una quantità fissata di gas alla temperatura di ${\displaystyle 0^{\circ }C}$ e con ${\displaystyle V}$ il suo volume alla temperatura Celsius ${\displaystyle t}$, la legge è espressa matematicamente dalla relazione:^[2]

${\displaystyle V=V_{0}(1+\alpha t)}$

Il parametro α è detto coefficiente di dilatazione termica ha le dimensioni dell'inverso della temperatura perché il prodotto α t deve essere adimensionale.

Per un gas ideale il coefficiente di dilatazione vale circa 3,663 · 10⁻³ °C⁻¹, pari a circa 1/273 °C⁻¹.

Raccogliendo a fattor comune la costante α si ottiene:

${\displaystyle V=V_{0}\alpha {\Biggl (}{\frac {1}{\alpha }}+t{\Biggr )}}$

Quindi, se T indica la temperatura assoluta del gas, cioè

${\displaystyle T=t+{\frac {1}{\alpha }}}$

la prima legge di Gay Lussac prende la forma più semplice

${\displaystyle V=V_{0}\alpha T}$

che si può formulare così:

La legge prevede che un gas ideale abbia volume nullo in corrispondenza di una temperatura

${\displaystyle t=-{\frac {1}{\alpha }}=-273,15^{\circ }C}$,

detta zero assoluto. Tutti i gas reali però si liquefanno prima di giungere a tale temperatura: l'azoto a −196 °C, l'idrogeno a −253 °C. L'elio liquefa a −269 °C e segue la legge di Gay-Lussac più o meno fino a quella temperatura.

La prima legge di Gay Lussac è sperimentalmente verificata per pressioni non troppo elevate e per temperature non troppo prossime a quella di liquefazione del gas, ovvero quando il gas si comporta come un gas ideale. In tal senso, essa è una "legge limite", essendo vera solo per condizioni che si avvicinano alla condizione (limite) di un gas ideale (al quale si avvicinano tutti i gas a pressioni molto basse e temperature molto alte).

• Paolo Silvestroni, Fondamenti di chimica, 10ª ed., CEA, 1996, ISBN 88-408-0998-8.
• Sergio Rosati, Fisica Generale, Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 1978, ISBN 8840808019

• Seconda legge di Gay-Lussac

• La legge isobara dei gas ( legge di Gay-Lussac ), su itchiavari.org.
• Animazione gas ideali: aumentando la temperatura (cursore a sinistra) a pressione fissata, si può vedere l'aumento del volume del gas ideale.

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