נפח הגז, הלחץ שהוא מפעיל והטמפרטורה שלו קשורים זה בזה. על מנת לפשט חישובים מגדירים כיום את רוב הגזים כגזים אידאלים, כלומר גז שהמולקולות שלו נקודתיות ואינן מגיבות זו עם זו. במצב כזה ניתן לחשב בדיוק את הנפח, הטמפרטורה והלחץ של גז מסויים בהינתן הנתונים האחרים. הסרטון שלפנינו מציג את משוואת הגזים האידאלים, מסביר את משמעותה ואת החוקים שמרכיבים אותה.

סרטון זה תורגם בידי צוות אתר דוידסון אונליין
הסרטון הופק בידי Jackson CougAr
ראשית נגדיר את ארבעת מושגי היסוד המרכיבים את משוואת הגזים האידאלים: לחץ - מספר הפעמים שמולקולות הגז מתנגשות בדפנות הכלי אשר הגז נמצא בו. נפח - המרחב אותו התא תופס. טמפרטורה - טמפרטורת הגז (ראו הסבר מפורט על טמפרטורה בערך "המשמעות הפיזיקלית של טמפרטורה"). קבוע הגז האוניברסלי - מספר קבוע - 8.31 (ליטר * אטמוספירות)/(מעלות קלווין*מול), המייצג את הקשר בין שלושת הפרמטרים של הגז (טמפרטורה, נפח ולחץ).

גז אידאלי הינו גז אשר מורכב ממולקולות נקודתיות בעלי נפח זניח, שאינן מגיבות זו עם זו.הנחה זו הינה הכרחית לחישובים פשוטים של טמפרטורה, לחץ ונפח הגז. קיימות הרחבות לחוק זה כמו חוק הגז הריאלי של ון דר ואלס, הלוקח בחשבון את נפח מולקולת הגז והאינטראקציות בינהן.

משוואת הגז האידאלי מורכבת משלושה חוקים חשוביום: חוק בויל, חוק צ'ארלס וחוק הגז המשולב. שלושת החוקים מללו מגדירים את הקשר בין נפח, לחץ וטמפרטורה של הגז. חוק בויל מגדיר את הקשר בין לחץ לנפח. ככל שהנפח גדל, הלחץ קטן משום שההסתברות של מולקולות הגז להתנגש בדפנות הכלי יורד (ראו הסבר מפורט על חוק בויל בערך "חוק בויל - הקשר בין טמפרטורה ולחץ לנפח"). חוק צ'ארלס מגדיר את הקשר בין טמפרטורה לנפח. ככל שהטמפרטורה עולה, גם הנפח עולה, משום שמולקולות הגז מקבלות אנרגית חום המתורגמת לאנרגיה קינטית הגורמת להן לנוע מהר יותר, והלחץ גדל. כאשר הלחץ גדל, הוא מאפשר את הגדלת הנפח על חשבון הלחץ. חוק הגז המשולב משלב בין שני החוקים הנ"ל ומראה את יחסי הגומלין בין טמפרטורה, לחץ ונפח. וחוק הגזים האידאליים מכניס את החוקים הללו למשוואה מתימטית פשוטה.

מספר מולקולות הגז = (לחץ × נפח) ÷ (קבוע הגז האוניברסלי × טמפרטורה)