Ilmuwan Italia Avogadro berhipotesis bahwa, dalam kasus “gas ideal”, jika tekanan (P), volume (V) dan suhu (T) dari dua sampel adalah sama, maka jumlah partikel gas dalam setiap sampel juga sama. sama. Ini benar terlepas dari apakah gas terdiri dari atom atau molekul. Hubungan tersebut berlaku bahkan jika sampel yang dibandingkan adalah gas yang berbeda. Sendiri, hukum Avogadro memiliki nilai terbatas, tetapi jika digabungkan dengan hukum Boyle, hukum Charles dan hukum Gay-Lussac, persamaan gas ideal yang penting diturunkan.
Untuk dua gas yang berbeda, hubungan matematis berikut ada: P1V1/T1=k1 dan P2V2/T2=k2. Hipotesis Avogadro, sekarang lebih dikenal sebagai hukum Avogadro, menunjukkan bahwa jika sisi kiri dari ekspresi di atas sama, jumlah partikel dalam kedua kasus adalah identik. Jadi jumlah partikel sama dengan k kali beberapa nilai lain yang bergantung pada gas spesifik. Nilai lain ini menggabungkan massa partikel; yaitu, ini terkait dengan berat molekulnya. Hukum Avogadro memungkinkan karakteristik ini dimasukkan ke dalam bentuk matematika yang ringkas.
Manipulasi di atas menghasilkan persamaan gas ideal dengan bentuk PV=nRT. Di sini “R” didefinisikan sebagai konstanta gas ideal, sedangkan “n” menyatakan jumlah mol, atau kelipatan berat molekul (MW) gas, dalam gram. Misalnya, 1.0 gram gas hidrogen — rumus H2, MW=2.0 — berjumlah 0.5 mol. Jika nilai P diberikan dalam atmosfer dengan V dalam liter dan T dalam derajat Kelvin, maka R dinyatakan dalam liter-atmosfer-per-mol-derajat Kelvin. Meskipun ekspresi PV=nRT berguna untuk banyak aplikasi, dalam beberapa kasus, penyimpangan cukup besar.
Kesulitannya terletak pada definisi idealitas; itu memaksakan pembatasan yang tidak bisa ada di dunia nyata. Partikel gas tidak boleh memiliki polaritas yang menarik atau menolak — ini adalah cara lain untuk mengatakan bahwa tumbukan antar partikel harus elastis. Asumsi lain yang tidak realistis adalah bahwa partikel harus berupa titik dan volumenya, nol. Banyak dari penyimpangan dari idealitas ini dapat dikompensasikan dengan dimasukkannya istilah-istilah matematika yang mengandung interpretasi fisik. Penyimpangan lain membutuhkan istilah virial, yang sayangnya tidak sesuai dengan properti fisik apa pun; ini tidak membuat hukum Avogadro menjadi jelek.
Peningkatan sederhana dari hukum gas ideal menambahkan dua parameter, “a” dan “b.” Bunyinya (P+(n2a/V2))(V-nb)=nRT. Meskipun “a” harus ditentukan secara eksperimental, ini berkaitan dengan sifat fisik interaksi partikel. Konstanta “b” juga berhubungan dengan properti fisik dan mempertimbangkan volume yang dikecualikan.
Sementara modifikasi yang dapat ditafsirkan secara fisik menarik, ada keuntungan unik menggunakan istilah ekspansi virial. Salah satunya adalah bahwa mereka dapat digunakan untuk mencocokkan dengan kenyataan, memungkinkan penjelasan dalam beberapa contoh perilaku cairan. Hukum Avogadro, awalnya hanya diterapkan pada fase gas, dengan demikian memungkinkan pemahaman yang lebih baik tentang setidaknya satu keadaan materi yang terkondensasi.