Изучив тепловое расширение жидкостей и твердых веществ, ученые пытались выяснить, как изменяется объем газа в зависимости от температуры
, сохраняя при этом, разумеется, постоянным давление газа.
Однако результаты были противоречивы. Причина неудач заключалась в том, что газы всегда содержат некоторое количество паров воды. В 1802 г. Гей-Люссак поставил опыт с осушенными газами. Прибор его был несложен (рис. 5). Горизонтальная стеклянная трубка с припаянным к ней тоже стеклянным сферическим баллоном, содержавшим исследуемый газ, с открытого конца запиралась каплей ртути. Любое изменение давления слева от капли заставляло ее перемещаться вправо до тех пор, пока давления с обеих сторон не сравняются. Таким образом, давление газа в баллоне всегда будет равно внешнему давлению, т. е. мы имеем дело с изобарным процессом. Весь прибор помещался в сосуд с водой, температура которой измерялась двумя термометрами. Температуру воды можно было менять с помощью нагревателя. Проведя измерения с различными газами в интервале температур от точки замерзания до точки кипения воды при атмосферном давлении.