Selon la loi des gaz parfaits, à mesure que la température d’un gaz augmente, son volume augmente également si la pression reste constante. Dans un ballon chaud, l’air chauffé se dilate et devient moins dense que l’air plus froid à l’extérieur du ballon. Cette différence de densité crée une force de poussée qui pousse le ballon vers le haut. Tant que la température de l’air à l’intérieur du ballon est supérieure à la température de l’air extérieur, le ballon continue de monter. Si la température à l’intérieur et à l’extérieur du ballon est égale, il n’augmentera ni ne diminuera (flottabilité neutre). A l’inverse, si la température à l’intérieur du ballon descend en dessous de la température extérieure, le ballon commencera à couler.
C’est ce principe qui permet aux montgolfières de voler. En contrôlant la température de l'air à l'intérieur du ballon, les pilotes peuvent déterminer l'altitude et la direction du ballon. Le chauffage de l'air fait monter le ballon, tandis que le refroidissement de l'air le fait descendre. Le brûleur d'une montgolfière surveille en permanence la température à l'intérieur du ballon et ajuste la chaleur en conséquence pour maintenir l'altitude souhaitée.
