Podstawowe postulaty teorii kinetyki molekularnej: wielkość cząstek, energia i zderzenie

Podczas gdy prawa gazowe podsumowują relacje między różnymi właściwościami gazów doskonałych, kinetyczna teoria molekularna wyjaśnia, dlaczego gazy podlegają tym prawom. Teoria opiera się na kilku założeniach lub postulatach.

Pierwszym założeniem jest to, że cząstki gazu mają znikome rozmiary. Gaz to w większości pusta przestrzeń składająca się z małych cząstek, które są oddzielone od siebie na odległości znacznie większe niż ich własne wymiary. Ich łączna objętość jest znikoma w stosunku do całkowitej objętości, w której zawarty jest gaz.

W przeciwieństwie do ciał stałych i cieczy, które są nieściśliwe ze względu na bliskie odstępy między cząstkami, gazy są wysoce ściśliwe.

Cząsteczki gazu są w ciągłym ruchu wzdłuż linii prostych w losowych kierunkach. Ich ścieżki zmieniają się tylko wtedy, gdy zderzają się z innymi cząstkami lub ze ściankami swojego pojemnika. 

Drugim założeniem jest to, że cząstki gazu mają doskonale sprężyste zderzenia. Zderzają się i odbijają od siebie, nie sklejając się ze sobą. Można to porównać do zderzeń kul bilardowych podczas gry w bilard.

Kiedy cząsteczki gazu zderzają się, wymieniają ze sobą energię, ale nie ma straty netto energii. Innymi słowy, całkowita energia systemu pozostaje stała. 

Cząsteczki gazu są w ciągłym ruchu, dlatego posiadają energię kinetyczną. Tak więc trzecie założenie mówi, że średnia energia kinetyczna gazu jest proporcjonalna do jego temperatury bezwzględnej w kelwinach. 

Oznacza to, że energia kinetyczna wzrasta wraz z temperaturą, a co za tym idzie, cząstki poruszają się szybciej. W wyższych temperaturach ich prędkość wzrasta.

I odwrotnie, wraz ze spadkiem temperatury spada energia kinetyczna cząstek, które poruszają się wolniej.

W danej temperaturze wszystkie gazy, niezależnie od ich masy cząsteczkowej, mają tę samą średnią energię kinetyczną. Energia kinetyczna jest równa 1/2 masy razy prędkość podniesiona do kwadratu. Tak więc, aby różne gazy miały tę samą średnią energię kinetyczną, ich cząstki gazu muszą poruszać się z różnymi średnimi prędkościami. Dlatego cięższe gazy mają niższe prędkości średnie, podczas gdy lżejsze gazy mają wyższe prędkości średnie. 

Na przykład hel i neon, gdy są w tej samej temperaturze, mają tę samą średnią energię kinetyczną. Jednak ze względu na różnicę w ich masach, atomy neonu poruszają się znacznie wolniej niż atomy helu.