每種物質(zhì)都是由原子和分子組成。根據(jù)定義，物質(zhì)的量以摩 爾表示。 一摩爾的物質(zhì)含有 6.022 · 1023 個構(gòu)成粒子 (阿伏 伽德羅常數(shù)。這不是無量綱數(shù)值，而是具有單位 mol-1 的物 理量)。1 摩爾的定義是 系統(tǒng)物質(zhì)的量，其包含的粒子數(shù)目 與 12 g 碳同位素 12C 中所含的原子數(shù)目完全相同。
在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，即壓力為 101.325 Pa 且溫度為 273.15 K (0°C)，一摩爾理想氣體填充的體積為 22.414 升。
早在 1664 年，羅伯特·波義耳就研究壓力對一定量空氣的影 響規(guī)律，被馬略特在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)。研究結(jié)果在波-馬定律中表 述為:
公式 1-4: 波義耳定律
用文字表述波-馬定律:一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況 下，其壓力與體積成反比—壓力與體積的乘積恒定不變。
百余年后，一定量的氣體，其體積與溫度的關(guān)系也表述為: 一定量的氣體，在壓力不變的情況下，其體積與絕對溫度成 正比，即
公式 1-5: 蓋-呂薩克定律
一定量的氣體受壓力變化和溫度變化影響的結(jié)果是
這仍適用于一定量的氣體。一定溫度和一定壓力下的氣體體 積與物質(zhì)的量成正比。我們因此可以這樣書寫:
物質(zhì)的量可以通過稱重來確定。我們可以通過質(zhì)量與摩爾質(zhì) 量之比來表示氣體的量。 常數(shù)const. 在方程中對應(yīng)是 1 摩爾 氣體，并且它被稱為氣體常數(shù) R。 因此，理想氣體狀態(tài) 可描述為如下的壓力、溫度和體積的函數(shù)關(guān)系:
公式 1-6: 理想氣體狀態(tài)一般方程
| P | 壓力 | [Pa] |
| V | 體積 | [m3] |
| M | 質(zhì)量 | [kg] |
| 摩爾質(zhì)量 | [kg kmol-1] | |
| R | 一般氣體常數(shù) | [kJ kmol-1 K-1] |
| T | 絕對溫度 | [K] |
物質(zhì)的量也可表示為與阿伏伽德羅常數(shù)對應(yīng)的分子數(shù)。
公式 1-7: 理想氣體狀態(tài)方程 I
| N | 粒子數(shù)目 | ||
| Na | 阿伏伽德羅常數(shù) | = 6.022 · 1023 | [mol-1] |
| K | 波爾茲曼常數(shù) | = 1.381 · 10-23 | [J K-1] |
如果等式兩邊同時除以體積，則我們得到
公式 1-8: 理想氣體狀態(tài)方程 II
N粒子 數(shù)密度[m-3]
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