Charlesin laki kuvaa kaasun tilavuuden ja lämpötilan välistä suhdetta. Lain hyvitti ranskalainen tiedemies Jacques Charles kemisti Joseph Louis Gay-Lussac, myös ranskalainen. Yksinkertaisesti sanottuna, jos paine pysyy vakiona, kaasun tilavuus jaettuna sen lämpötilalla on vakio. Se voidaan päätellä ideaalikaasuyhtälöstä PV = nRT, jossa P on paine, V on tilavuus, n on kaasumoolien lukumäärä, R on ihanteellinen kaasuvakio ja T on Kelvin -lämpötila. Kirjoitetaan yhtälö uudelleen, V/T = (nR/P). Koska P on vakio, V/T = (vakio).
Koska suhde on vakio, V/T = K, samalle kaasulle voidaan kirjoittaa uusi lämpötila ja tilavuus V1/T1 = K, mikä johtaa V/T = V1/T1. Vaikka tämä fyysinen suhde pitää paikkansa ideaalikaasulle, matemaattinen poikkeama esiintyy todellisessa maailmassa, koska hiukkaskokoa ja vuorovaikutteisia voimia ei ole otettu huomioon. Kuitenkin, jos lämpötila on korkea ja paine on matala, hiukkasten tilavuus on merkityksetön. Samoin, koska paine on alhainen, hiukkaset ovat kaukana toisistaan. Tämä vähentää hiukkasten välistä voiman vuorovaikutusta, joka pienenee etäisyyden neliön myötä ja tekee siitä merkityksettömän.
Vaikka Charlesin laki on yksinkertainen, se selittää monia jokapäiväisiä havaintoja. Hiiva taikinasta tuottaa pieniä hiilidioksidikuplia. Taikinan paistaminen laajentaa kuplia ja antaa kevyempiä ja pörröisiä leivonnaisia. Lämmitysvesi kattilassa tuottaa laajaa höyryä, jota käytetään höyrykoneiden käyttämiseen ja luokkahuoneiden pitämiseen lämpiminä. Bensiinikäyttöinen automoottori polttaa polttoainetta ja tuottaa valtavaa lämpöä, joka laajentaa polttokaasuja ajaakseen kampiakselia kääntäviä mäntäjä ja toimimaan ajoneuvossa.
Kaarlen laki esitetään myös aina, kun henkilö avaa pullon tai tölkin olutta tai soodaa. Näiden juomien säiliöissä on paineistettua hiilidioksidia. Jos tölkki tai juomapullo on kylmä, kannen avaaminen johtaa hyvin vähäiseen kaasun laajentumiseen. Samalla juomalla kuumassa lämpötilassa hiilidioksidikaasu laajenee paljon suuremmaksi. Tämä voi aiheuttaa osan sisällön purkamisesta tölkistä kuluttajalle.
Toinen yksinkertainen sovellus, jossa Charlesin laki voi valaista hieman, on ilmapallon täyttäminen. Tilavuus (V), tiheys (D) ja massa (M) noudattavat suhdetta, D = M/V. Uudelleenjärjestely antaa V = M/D. Korvaamalla tämä Kaarlen lakiin V/T = (vakio) saadaan M/DT = (vakio). Tämä lain muutos sanoo, että jos ilmapallo täytetään kaasulla ja lämpötila laskee, tiheys kasvaa. Jos ilmapallo saavuttaa kohdan, jossa ulkoilman tiheys on samanlainen kuin pallon sisällä, ilmapallo ei nouse enää.