O estudo do comportamento dos gases resultou em uma relação entre as variáveis: temperatura, pressão, volume e número de mols do gás. Essa relação matemática é conhecida como a Lei dos Gases Ideais. A maioria dos gases reais se comporta de acordo com esta lei. Apenas em poucas situações, como próximo de uma transição de fase ou temperaturas muito baixas, esta lei não é obedecida.

A Lei dos gases ideais nos permite determinar o valor de uma das variáveis de estado de um gás se conhecermos as outras três. Assim, quando o número de mols de um gás permanece constante, a Lei dos Gases Ideais é expressa pela seguinte equação:

P.V=n.R.T

Onde P é a pressão; V é o volume; n é o número de mols, R é a constante dos gases e T é a temperatura. Um gás é dito ideal quando obedece à Lei dos Gases Ideais. Esta lei é a combinação das Leis de Boyle, de Charles e da Lei de Gay-Lussac e Avogadro.