一、理想气体状态方程

长期以来，人们对于气体观察的结果，在17世纪、18世纪就总结了若干经验规律。例如波义耳（R.Boyle，1662年）定律，它可表述为：在恒定温度下，一定量气体的体积和压力成反比；盖·吕萨克（J.Gay-Lussac，1808年）定律，它可表述为：在恒定的压力下，一定量气体的体积与绝对温度成正比；阿伏伽德罗（A.Avogadro，1811年）定律，它可表述为：任意两种气体当温度相同时，具有相同的平均动能，同时可得到推论，同温同压下，同体积的各种气体所含的分子个数相同。这些定律都是描述在不同的特定条件下，气体物质的量n与它们的压力p、体积V和温度T几个性质间的相互关系，是对各种气体都普遍适用的，其数学式分别为：

上述经验规律都是在温度不太低、压力不太高的情况下总结出来的，受当时实验条件限制，测量的精度虽不高，但三个定律都客观地反映了低压气体服从的p、V、T简单关系，将三个定律合并，可整理得理想气体状态方程：

压力越低，温度越高，气体越能符合这个关系式。我们把任何压力、任何温度下分子间无相互作用力、分子体积为零，都能严格遵从式0-1的气体称为理想气体。理想气体实际上是一个科学的抽象概念。客观上并不存在理想气体，它只能看作是实际气体在压力很低时的一种极限情况。但是引入理想气体这样一个概念是很有用的。一方面它反映了任何气体在低压下的共性；另一方面，各种不同的气体各有其特殊性，而理想气体的p、V、T之间的关系比较简单。根据理想气体公式来处理问题所导出的一些关系式，只要适当地加以修正，就能用之于任意气体。

所谓理想气体是分子间相互作用力、分子体积为零，完全符合状态方程pV=nRT的气体。在很低压力下，实际气体分子相距足够远，因此分子之间的相互作用力可忽略不计，而分子本身的体积比之气体所占有的体积也可忽略不计，可近似为理想气体，符合上述方程。

在理想气体的定义式中除有p、V、T、n四个物理量以外，还有一个常数R，是理想气体状态方程中的一个普遍适用的比例常数，称摩尔气体常数，或简称为气体常数。式中p、V、T、n分别采用国家法定单位Pa（帕斯卡，Pascal）（N·m-2）、m3（米3）、K（开尔文，Kelvin）和mol（摩尔，mole）时，R的单位为J·mol-1·K-1（焦·摩-1·开-1）。