La legge di Charles descrive la correlazione che esiste tra temperatura e volume di un gas a pressione costante.
Charles dedusse questa relazione da semplici dati empirici. Misurò il volume occupato da una determinata massa di gas a temperature diverse.
Quello che ne dedusse fu una relazione di diretta proporzionalità, del tipo:
V1 : T1 = V2 : T2
In realtà la relazione esprimeva la correlazione tra volume e temperatura in gradi celsius:
Vt = V0 (1 + αt)
Dove T è la temperatura in gradi celsius °C, e α è un coefficiente con unità 1/C° chiamato coefficiente di espansione, con valore di 1/273 C°-1, V0 è il volume a 0° C e Vt è il volume alla temperatura t.
Da questa relazione si estrapola anche il famoso valore dello zero assoluto, lo zero Kelvin. Cerchiamo di capire come; sostituiamo ad α il valore numerico di 1/273.
Vt = V0 (1 + 
)
Si osserva che, sostituendo a t il valore di -273 °C il termine (1 + αt) si annulla. Ne consegue che anche Vt si annulla, ovvero, ipoteticamente, si avrebbe una contrazione fino a volume zero. Questa relazione è vera per qualsiasi gas, e può essere anche estrapolata dal grafico T-V.
In realtà il volume non si annulla mai, anche perchè abbassando la temperatura il gas prima o dopo andrà incontro ad un passaggio di stato. Alla luce di quanto abbiamo detto, l'espressione:
Vt = V0 
Può essere scritto in modo da rappresentare la temperatura in Kelvin:
Vt = V0 
Vt = V0
Infatti 273 + t corrisponde alla temperatura in gradi Kelvin, e 273 °C, come abbiamo visto è lo zero Kelvin. Quindi:
: 
Che non è altro che la relazione che abbiamo espresso all'inizio, ovvero:
V1 : T1 = V2 : T2
