波義耳定律、查理定律和蓋-呂薩克定律並非適用於所有氣體條件，這使得我們的分析變得更加複雜。因此，我們提出了理想氣體模型。理想氣體在日常生活中並不存在；理想氣體只是為了方便分析而建構的理想狀態。理想氣體概念的存在也確實有助於我們重新檢視三大氣體定律之間的關係。
溫度、體積和氣體壓力之間的關係
透過參考以上三個氣體定律，我們可以推導出溫度、體積和氣體壓力之間更一般的關係。
P1 =初始壓力（Pa 或 N/m2 ），P2 =最終壓力（Pa 或 N/m2 ），V1 =初始體積（m3 ），V2 =最終體積（m3 ），T1 =初始溫度（K），T2 =最終溫度（K）
（Pa = 帕斯卡，N = 牛頓，m² =平方米，m³ =垂直米，K = 開爾文）
氣體質量（m）與體積（V）的關係
充氣越多，氣球就越膨脹。換句話說，氣體質量越大，氣球的體積就越大。我們可以說，氣體的質量 (m) 與氣體的體積 (V) 成正比。
摩爾數（n）
1摩爾物質的質量等於該物質的分子量。物質的質量和氧分子的質量不同。
例1，氧分子(O₂ ) = 16 u + 16 u = 32 u（每個氧分子包含2個氧原子，每個氧原子的質量為16 u）。因此，1摩爾O₂的質量為32公克。或者說， O₂的分子量= 32克/摩爾 = 32公斤/千摩爾。
例2，一氧化碳氣體（CO）的分子量 = 12 u + 16 u = 28 u（每個一氧化碳分子包含1個碳原子（C）和1個氧原子（O）。1個碳原子的質量為12 u，1個氧原子的質量為16 u。12 u + 16 u = 28 u）。因此，1摩爾CO的質量為28公克。或者說，CO的分子量 = 28克/摩爾 = 28公斤/千摩爾。
例3，二氧化碳氣體（CO₂）的分子量 = [12 u + (2 × 16 u)] = [12 u + 32 u] = 44 u（每個二氧化碳分子包含1個碳原子（C）和2個氧原子（O）。1個碳原子的質量為12 u，1個氧原子的質量為16 u）。因此，1摩爾CO₂的質量為44公克。或者說， CO₂的分子量= 44克/摩爾 = 44公斤/千摩爾。
物質的摩爾數 (n) 等於該物質的質量與其分子量之比。數學表達式為：
問題1：
計算 64 克O₂的物質的量。
氧氣質量= 64 克
O₂的分子量為32克/摩爾
問題2：
計算280克CO的物質的量（摩爾數）。
一氧化碳質量 = 280 克
一氧化碳的分子量 = 28 克/摩爾
問題3：
計算176克CO₂的摩爾數。
二氧化碳質量= 176 克
二氧化碳的分子量= 44 克/摩爾
通用氣體常數（R）
科學家研究發現，如果用物質的量（n）來表示物質的大小，那麼每種氣體的比較常數都相同。相應的常數就是通用氣體常數（R）。
R = 8.315 J/mol·K
= 8315 kJ / kmol·K
= 0.0821 (L·atm) / (mol·K)
= 1.99 卡/摩爾·開爾文
（J = 焦耳，K = 開爾文，L = 公升，atm = 大氣壓力，cal = 卡路里）
理想氣體定律（以摩爾數計）
透過輸入摩爾數 (n) 和通用氣體常數 (R)，可以將上述比較轉換為方程式。
PV = n RT
這個方程式稱為理想氣體定律或理想氣體狀態方程式。
P = 氣體壓力（N/ m2）
V = 氣體體積 ( m³ )
n = 物質的量（摩爾）
R = 通用氣體常數（R = 8.315 J/mol·K）
T = 氣體的絕對溫度（K）
在解決問題的過程中，你會遇到術語 STP。 STP 指的是標準溫度和壓力。
標準溫度 (T) = 0 ° C = 273 K
標準壓力 (P) = 1 atm = 1.013 × 10⁵ N /m² = 1.013 × 10² kPa = 101 kPa
在解決氣體定律問題時，溫度應以開爾文 (K) 為單位。如果已知氣體壓力為測量壓力，則首先將其轉換為絕對壓力。絕對壓力 = 大氣壓力 + 測量壓力。如果已知氣體壓力為大氣壓力（無測量壓力），則直接求解問題。
問題1：
在大氣壓力（101 kPa）下，二氧化碳氣體的溫度為 20 ° C，體積為 2 公升。如果壓力變成 201 kPa，溫度升高到 40°C，計算二氧化碳氣體的最終體積。
解決方案
P1 = 101 kPa
P2 = 201 kPa
T1 = 20 ℃ + 273K = 293K
T₂ = 40 ℃ + 273K = 313K
V1 = 2公升
問題2：
求2摩爾氣體在標準狀況下的體積（此氣體為理想氣體）。
解決方案
問題3：
標準狀況下氧氣的體積 = 20 m³ 。計算氧氣的質量。
解決方案
標準狀況下 1 摩爾氣體的體積 = 22.4 公升 = 22.4 立方分米= 22.4 × 10⁻³立方米(22.4 × 10⁻³立方米/摩爾)
標準狀況下氧氣體積 = 20立方米
氧分子的質量為 32 克/摩爾（1 摩爾氧氣的質量為 32 克）。因此，氧氣的質量為：
質量 (m) = 物質的量 (n) × 分子量
質量 = (893 mol) × (32 克/摩爾) = 28576 克 = 28.576 公斤
問題4：
一個容器中含有 4 公升氧氣 (O₂ )。氧氣的溫度為 20 ℃，測得的壓力為 20×10⁵ N /m² 。求氧氣的質量（氧氣的分子量為 32 kg/kmol = 32 克/mol）。
解決方案
P = P atm + P measured = (1 × 10⁵ N /m² ) + (20 × 10⁵ N /m² ) = 21 × 10⁵ N / m²
T = 20 ° C + 273 = 293 K
V = 4 公升 = 4 立方分米= 4 × 10⁻³米³
R = 8.315 J/mol·K = 8.315 Nm/mol·K
氧的分子量= 32 kg/kmol = 32 克/mol
O₂品質？
理想氣體定律（以分子數計）
如果我們不用質量 (m) 而是用物質的量 (n) 來表示物質的大小，那麼通用氣體常數 (R) 就適用於所有氣體。它最初是由義大利科學家阿梅代奧·阿伏伽德羅 (1776-1856) 發現的。
阿伏伽德羅指出，當每種氣體的體積、壓力和溫度相等時，每種氣體都有相同數量的分子。
阿伏伽德羅定律表明，所有氣體的比熱容 R 都相同。以下是一些證明：
首先，如果我們用理想氣體定律方程式（PV = nRT）來解決這個問題，我們會發現當物質的量（n）等於時，
如果壓力和溫度也相同，那麼使用通用氣體常數 R = 8.315 J/mol·K，所有氣體的體積都將相同。在標準狀況下，任何具有相同摩爾數 (n) 的氣體都具有相同的體積。 1 摩爾氣體在標準狀況下的體積為 22.4 公升。 2 摩爾氣體的體積為 44.8 公升。 3 摩爾氣體的體積為 67.2 公升。以此類推。這適用於所有氣體。
其次，1摩爾氣體中所含的分子數對於所有氣體都是相同。 1摩爾氣體中所含分子數 = 每摩爾分子數 = 阿伏伽德羅常數（NA）。因此，所有氣體的阿伏伽德羅常數都相同。
透過測量得到的阿伏伽德羅常數：
NA = 6.02 x 10²³個分子/摩爾
要得到分子總數 (N)，將每摩爾分子數 (N A ) 乘以摩爾數 (n )。
分子總數 (N) = 每摩爾分子數 (N A ) × 摩爾數 (n)
P = 壓力，V = 體積，N = 分子總數，k = 波茲曼常數 (k = 1.38 × 10⁻²³ J/K)，T = 溫度
體積單位
1公升（L）= 1000毫升（mL）= 1000立方公分（cm³）
1公升（L）= 1立方分米（dm³ ）= 1× 10⁻³ m³
壓力單位
1 N/m² = 1 Pa
1 atm = 1.013 x 10 5 N/m 2 = 1.013 x 10 5 Pa = 1.013 x 10 2 kPa = 101.3 kPa（通常使用 101 kPa）
Pa = 帕斯卡
atm = 大氣
