Идея

На рисунке по горизонтали отложен объём, по вертикали — давление, и обе кривые — гиперболы (изотермы). Кривая I лежит выше кривой II: при одном и том же объёме на ней давление больше. Обе порции — один и тот же газ при одинаковой температуре. Нужно понять, чем эти порции отличаются.

Запишем уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева–Клапейрона):

pV=\nu R T.

Произведение pV для каждой изотермы постоянно (это и есть свойство гиперболы) и равно \nu R T. Возьмём на графике любой фиксированный объём V и сравним давления на двух кривых.

Почему так. Температура T у обеих порций одинаковая, R — одна и та же постоянная. Значит, при выбранном объёме V давление p=\dfrac{\nu R T}{V} тем больше, чем больше количество вещества \nu. У кривой I давление выше, поэтому у неё больше \nu — больше молекул газа.

А так как газ один и тот же (одинаковая молярная масса M), бо́льшему числу молей отвечает и бо́льшая масса m=\nu M.

Вывод: изотерма I расположена выше, потому что этой порции отвечает бо́льшее количество вещества \nu (а значит, и бо́льшая масса m), чем порции с изотермой II.