Den italienska vetenskapsmannen Avogadro antog att, i fallet med ”idealiska gaser”, om trycket (P), volymen (V) och temperaturen (T) för två prover är desamma, så är antalet gaspartiklar i varje prov på samma sätt det samma. Detta gäller oavsett om gasen består av atomer eller av molekyler. Sambandet gäller även om de jämförda proverna är av olika gaser. Ensam är Avogadros lag av begränsat värde, men om den kombineras med Boyles lag, Charles lag och Gay-Lussacs lag, härleds den viktiga idealgasekvationen.
För två olika gaser finns följande matematiska samband: P1V1/T1=k1 och P2V2/T2=k2. Avogadros hypotes, mer känd idag som Avogadros lag, indikerar att om de vänstra sidorna av ovanstående uttryck är samma, är antalet partiklar identiskt i båda fallen. Så antalet partiklar är lika med k gånger något annat värde beroende på den specifika gasen. Detta andra värde inkluderar massan av partiklarna; det vill säga det är relaterat till deras molekylvikt. Avogadros lag gör att dessa egenskaper kan sättas i kompakt matematisk form.
Manipulering av ovanstående leder till en ideal gasekvation med formen PV=nRT. Här definieras ”R” som den ideala gaskonstanten, medan ”n” representerar antalet mol, eller multiplar av gasens molekylvikt (MW) i gram. Till exempel uppgår 1.0 gram vätgas — formel H2, MW=2.0 — till 0.5 mol. Om värdet på P ges i atmosfärer med V i liter och T i grader Kelvin, så uttrycks R i liter-atmosfärer-per-mol-grad Kelvin. Även om uttrycket PV=nRT är användbart för många tillämpningar, är avvikelsen i vissa fall betydande.
Svårigheten ligger i definitionen av idealitet; den inför restriktioner som inte kan existera i den verkliga världen. Gaspartiklar får inte ha några attraktiva eller avvisande polariteter – detta är ett annat sätt att säga att kollisioner mellan partiklar måste vara elastiska. Ett annat orealistiskt antagande är att partiklar måste vara punkter och deras volymer, noll. Många av dessa avvikelser från idealitet kan kompenseras genom införandet av matematiska termer som bär en fysisk tolkning. Andra avvikelser kräver virala termer, som tyvärr inte på ett tillfredsställande sätt motsvarar någon fysisk egenskap; detta kastar inte Avogadros lag i vanrykte.
En enkel uppgradering av den ideala gaslagen lägger till två parametrar, ”a” och ”b.” Den läser (P+(n2a/V2))(V-nb)=nRT. Även om ”a” måste bestämmas experimentellt, relaterar det till den fysiska egenskapen för partikelinteraktion. Konstanten ”b” relaterar också till en fysisk egenskap och tar hänsyn till den exkluderade volymen.
Även om fysiskt tolkbara modifieringar är tilltalande, finns det unika fördelar med att använda termer för virial expansion. En av dessa är att de kan användas för att nära matcha verkligheten, vilket i vissa fall tillåter förklaringar av vätskors beteende. Avogadros lag, som ursprungligen endast tillämpades på gasfasen, har därmed möjliggjort en bättre förståelse av åtminstone ett kondenserat tillstånd av materia.