גז הוא פשוט דגימה מפוזרת של חומר שהוא נוזל ומתפשט בחופשיות כדי לתפוס מקום פנוי. עם זאת, מספר מסוים של מולקולות גז תופסות נפח מסוים תחת טמפרטורה ולחץ מוגדרים. אנו יכולים לתאר את התנהגותו של גז תחת פרמטרים אלה באמצעות חוק הגז האידיאלי, המשתמש בקבוע הגז האוניברסלי, R, כדי לקשר בין כל המשתנים הללו.
קבוע הגז האוניברסלי שווה ל- 8.314 ג'אול לכל שומה קלווין. משוואה זו מאפשרת לנו להבין יחסי מצבים במערכת גזית. לדוגמה, במערכת של טמפרטורה ולחץ קבועים, אנו יודעים כי תוספת של יותר שומות של גז גורמת לעלייה בנפח. באופן דומה, אנו יכולים להסתכל על מערכת של טמפרטורה קבועה ושומות ולראות כי ירידה בנפח גורמת לעלייה בלחץ.
אתגר אחד הוא שחוק הגז האידיאלי מתאר גזים שמתנהגים בצורה אידיאלית. אז למה הכוונה? התנהגות אידיאלית מניחה כי ראשית, המולקולות עצמן קטנות באופן אינפיניטסימלי ולמעשה אין להן נפח, וכי המרחק בין המולקולות גדול משמעותית מגודלה של המולקולה הבודדת.
שנית, אנו מניחים שהמולקולות נמצאות בתנועה מתמדת. כל התנגשות המתרחשת בין המולקולות היא אלסטית, ותנועתן חסרת חיכוך, כלומר המולקולות אינן מאבדות אנרגיה. לבסוף, אנו מניחים שאין כוחות בין-מולקולריים הפועלים בין המולקולות לסביבתן.
למרבה הצער, רוב הגזים אינם מתנהגים באופן אידיאלי. בטמפרטורה נמוכה מאוד או בלחץ גבוה, מולקולות קרובות מאוד זו לזו ונעות לאט, ולכן