แก๊สอุดมคติ
            สารที่อยู่ในสถานะแก๊ส โมเลกุลโมเลกุลจะเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและฟุ้งกระจายเต็มภาชนะที่บรรจุ และพบว่าปริมาตรของแก๊สขึ้นกับความดัน อุณหภูมิ และมวล สมการที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณทั้งหลายเรียกว่า กฏของแก๊ส ซึ่งพัฒนาปรับปรุงมาจากกฏของบอยล์และชาร์ล  ปัจจุบันแก๊สอาจแบ่งออกได้เป็นสามชนิด ดังนี้
1.  แก๊สอะตอมเดี่ยว (monatomic gas) หนึ่งโมเลกุลของแก๊สชนิดนี้ประกอบด้วยอะตอมเพียงอะตอมเดียวเช่น แก๊สฮีเลียม(He) นีออน(Ne) อาร์กอน(Ar)
2.  แก๊สอะตอมคู่ (diatomic gas) หนึ่งโมเลกุลของแก๊สชนิดนี้ประกอบด้วยอะตอม  2  อะตอม เช่น แก๊สไฮโดรเจน(H2) ออกซิเจน (O2)  ไนโตรเจน(N2)
3.  แก๊สหลายอะตอม  หนึ่งโมเลกุลของแก๊สชนิดนี้ประกอบด้วยอะตอมตั้งแต่  3  อะตอม ขึ้นไป เช่นแก๊สโอโซน(O3)  มีเทน(CH4)  แอมโมเนีย(NH3)  ซัลเฟอร์ไดออกไซด์(SO2) เป็นต้น
            เลขอโวกาโดร (Avogadro’s number, NA) คือ จำนวนอะตอมของคาร์บอน 12 (C-12) ซึ่งมีมวลรวมกันได้ 12 กรัม พอดี สารที่มีจำนวนโมเลกุลชนิดชนิดเดียวกันรวมกันได้  NA โมเลกุลจะบัญญัติไว้ว่า 1 โมล (mole) ปัจจุบันพบว่า NA  มีค่าเท่ากับ  6.02 x 1023 โมเลกุลต่อโมล
 
           
นั่นคือ แก๊ส ไฮโดรเจน  6.02 x 1023   โมเลกุล คือ 1 โมลของแก๊สไฮโดรเจน
แก๊ส ออกซิเจน  12.04  x 1023   โมเลกุล คือ 2 โมลของแก๊สออกซิเจน
แก๊ส ไนโตรเจน  3.01  x 1023  โมเลกุล คือ 0.5 โมลของแก๊สไนโตรเจน
จากความสัมพันธ์              
                               
           
เมื่อ   N  เป็นจำนวนโมเลกุลของแก๊ส     n  เป็นจำนวนโมลของแก๊ส และมวลของแก๊สชนิดต่างๆ  จำนวน 1 โมล เรียกว่า มวลโมลาร์ (M) ของแก๊ส
ถ้า  m  เป็นมวลของแก๊ส 1 โมเลกุล จะได้ว่า M = mNA
ตาราง แสดงโมเลกุลของแก๊สชนิดต่าง ๆ
 
แก๊ส มวลโมลาร์ (g/mole)
He 4.00
Ne 20.00
Ar 40.00
H2 2.00
N2 28.00
O2 32.00
Cl2 71.00

กฏของบอยล์ (Boyle’s Law)

“ สำหรับแก๊สในภาชนะปิด ถ้าอุณหภูมิ (T) ของแก๊สคงที่ ปริมาตร (V) ของแก๊สจะแปรผกผันกับความดัน (P) ของแก๊ส ” เขียนเป็นสมการได้

                                   

หรือ PV = ค่าคงตัว
 
ผลการทดลองแสดงโดยกราฟระหว่าง  P  กับ 

รูป แสดง กราฟระหว่างความดัน(P)   ปริมาตร (V) เมื่ออุณหภูมิคงตัว

กฏของชาร์ล (Charle’s Law)

“ สำหรับแก๊สในภาชนะปิด ถ้าความดัน (P) ของแก๊สคงที่ ปริมาตร (V) ของแก๊สจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิ (T) เคลวินของแก๊ส” เขียนเป็นสมการได้

                                             หรือ                      

ผลการทดลองแสดงโดยกราฟระหว่าง  V  กับ  T
รูป กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตร (V) กับอุณหภูมิ (T) เมื่อความดันคงตัว
กฏของแก๊ส เมื่อรวมกฏของบอยล์และกฏของชาร์ล จะได้

                            หรือ       

และสมการแสดงความสัมพันธ์ระหว่างสภาวะสมดุลของแก๊สในสถานะ 1 และ 2 คือ
 
                       
 
สมการข้างบนจะใช้ได้ถ้าความดัน (P) ไม่สูงจนเกินไป และอุณหภูมิ (T) ไม่ต่ำจนเกินไป และจากการทดลองโดยใช้แก๊สหลายชนิดและหลายปริมาตรพบว่าค่าคงตัวในสมการแปรผันโดยตรงกับจำนวนโมล ( n ) ของแก๊ส นั่นคือ
 
                       
 
ดังนั้นไม่ว่าจะเป็นแก๊สชนิดใด อาจเขียนได้ว่า
 
                       
 
โดย  R  เป็นค่าคงตัว เรียกว่า ค่าคงตัวของแก๊ส จากการทดลองพบว่า
 
R            =     8.31  J/mole-K
 
                       
สมการนี้เรียกว่า กฏของแก๊สอุดมคติ  และแก๊สที่มีการเปลี่ยนแปลงสอดคล้องกับสมการนี้เรียกว่า  แก๊สอุดมคติ
ถ้าแทน  

    และ    

kB     เรียกว่า ค่าคงตัวของโบลต์ซมันน์ (Boltzmann’s Constant)
kB     =      1.38 x 1023  J/K
กฏของแก๊สอุดมคติ จึงสามารถเขียนได้อีกรูปหนึ่ง คือ
โดย  N เป็นจำนวนโมเลกุลทั้งหมด
กฏของแก๊สนี้สามารถนำไปใช้กับแก๊สผสมที่ยังไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกันได้ ตัวอย่างเช่น ถ้าแก๊สในภาชนะที่มีปริมาตร  V  ประกอบด้วยแก๊สชนิดที่ 1, 2, และ 3 จำนวน n1, n2 และ n3 โมลตามลำดับกฏของแก๊สนี้คือ

PV = (n1+ n2 + n3)RT

โดย  P เป็นความดันรวม T  อุณหภูมิเคลวินร่วม ของแก๊สนี้

หรือ        P = P1+P2+P3
   โดย P1,  P2 และ P3  คือ ความดันย่อยของแก๊สทั้งสามชนิด  และในกรณีนอาจเขียนสมการได้อีกแบบว่า
PV = (N1+ N2 +N3 )kBT

โดย N1, N2 และ  N3 คือจำนวนโมเลกุลของแก๊สแต่ละชนิด