จากการทดลองและข้อสรุปของนักวิทยาศาสตร์หลายๆ คนที่ศึกษาเรื่องแก๊สเราจะเห็นว่า สมบัติของแก๊สมีความสัมพันธ์กันด้วยตัวแปรคล้ายๆ กัน คือ ทุกคนต่างก็ดูที่ปริมาตรของแก๊สที่เปลี่ยนไป ด้วยการกำหนดตัวแปรต้นแตกต่างกันออกไป บอยล์ เมื่อเปลี่ยนความดันของแก๊ส ปริมาตรจะเป็นอย่างไร ชาร์ล เมื่อเปลี่ยนอุณหภูมิของแก๊ส ปริมาตรจะเป็นอย่างไร อาโวกาโดร เมื่อเปลี่ยนจำนวนโมลหรือจำนวนโมเลกุลของแก๊ส ปริมาตรจะเป็นอย่างไร และทุกคนก็ได้ข้อสรุปดังที่ได้นำเสนอกฏของทุกคนมาแล้ว ถ้าเรารวบรวมกฎที่เกี่ยวกับแก๊สที่กล่าวมาแล้วทั้งหมด เราจะได้ความสัมพันธ์ดังนี้ จาก กฏของบอยล์ กฎของชาร์ล กฏของอาโวกาโดร เราสามารถรวมกฎทั้งสามนี้เข้าเป็นสมการรวมเพียงสมการเดียวได้ดังนี้
เมื่อ
สมการนี้เรียกว่า สมการแก๊สในอุดมคติ R = ค่าคงที่ของแก๊ส (gas constant) จากตัวแปรทั้ง 4 ตัว คือ ความดัน(P), ปริมาตร(V), จำนวนโมล(n) และอุณหภูมิ(T) เราสามารถหาค่า R ได้จากการแทนค่าตัวแปรทั้งสี่ในสมการแก๊สอุดมคติ แก๊สอุดมคติ 1 โมล ที่สภาวะมาตรฐาน ความดันเท่ากับ 1 บรรยากาศ อุณหภูมิ 273 K มีปริมาตร 22.4 ลิตร เราจะสามารถคำนวณหาค่าคงที่ของแก๊สได้ดังนี้ จาก นอกจากนี้ค่าคงที่ R ยังมีได้อีกในหลายหน่วย ดังนี้
แก๊สใดๆ ก็ตามที่มีพฤติกรรมเป็นไปตามกฏนี้ จะเรียกแก๊สนั้นว่าแก๊สที่มีพฤติกรรมในอุดมคติ หรือแก๊สอุดมคติ หรือแก๊สสมบูรณ์แบบ (ideal gas)
ตัวอย่างการใช้กฎของแก๊สอุดมคติ ในการคำนวณ ตัวอย่าง 1 น้ำจำนวน 1 กรัม ระเหยกลายเป็นไอในภาชนะขนาด 10 ลิตร ความดันของน้ำจะเป็นเท่าใดเมื่อการระเหยเป็นไอสมบูรณ์ที่อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียส วิธีคำนวณ จาก เราต้องการหาความดันของไอน้ำ จำนวนโมล (n) ของน้ำ และอุณหภูมิสัมบูรณ์ เท่ากับ แทนค่า V = 10 L , T = 473 K และ n = 0.056 mol ความดันจะเท่ากับ ตัวอย่าง 2 บอลลูนลูกหนึ่งบรรจุแก๊สฮีเลียม (He) หนัก 30 กิโลกรัม บอลลูนลูกนี้จะมีปริมาตรเท่าใด ถ้าความดันของแก๊สฮีเลียมเป็น 1.15 atm ณ อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส วิธีทำ จาก เราอยากทราบปริมาตรของบอลลูน ก่อนอื่นต้องคำนวณหา จำนวนโมลของแก๊สฮีเลียม หนัก 30 กิโลกรัม ก่อน เราทราบมาแล้วว่า ฮีเลียมจำนวน 1 โมล มีน้ำหนัก 4 กรัม หรือ 0.0040 kg
อุณหภูมิต้องเปลี่ยนเป็นหน่วยเคลวินก่อน ดังนั้น ปริมาตรสามารถคำนวณได้ดังนี้ |