Jabarkan Makroskopis dari Gas

Saat mengamati gas, biasanya ditentukan menggunakan kerangka acuan atau skala panjang. Skala panjang yang lebih besar sesuai dengan skala makroskopis atau sudut pandang global gas. Wilayah ini (disebut volume) ukurannya harus cukup dalam untuk menampung sampel partikel gas yang besar. Analisis statistik yang dihasilkan dari ukuran sampel ini menghasilkan perilaku "rata-rata" (yaitu kecepatan, suhu atau tekanan) dari semua partikel gas di wilayah ini. Sebaliknya, skala panjang yang lebih kecil sesuai dengan skala mikroskopis atau sudut pandang partikel.

Secara makro, karakteristik gas yang diukur adalah dari segi partikel gas itu sendiri (kecepatan, tekanan, atau suhu) ataupun sekelilingnya (volume). Sebagai contoh, sebagian kecil karier Robert Boyle adalah mempelajari kimia pneumatik. Salah satu eksperimennya menyangkut sifat makroskopis tekanan dan volume gas. Eksperimennya menggunakan manometer tabung J yang terlihat seperti tabung reaksi berbentuk huruf J. Boyle memerangkap gas lembam dengan kolom raksa pada ujung tertutup tabung reaksi, sehingga membuat jumlah partikel dan suhu konstan. Ia mengamati bahwa ketika tekanan dalam gas dinaikkan, dengan menambahkan lebih banyak raksa pada kolom, volume gas yang terperangkap menurun (ini dikenal sebagai hubungan terbalik). Lebih lanjut, ketika Boyle mengalikan tekanan dan volume setiap pengamatan, hasilnya adalah konstan. Hubungan ini berlaku untuk setiap gas yang diamati oleh Boyle sehingga mengarah pada hukum Boyle, , yang dinamakan sesuai namanya untuk menghormati karyanya pada bidang ini.

Tersedia banyak instrumen matematika untuk menganalisis sifat-sifat gas. Karena kondisi gas yang ekstrim, instrumen-instrumen ini menjadi sedikit lebih kompleks, dari  untuk aliran tanpa viskositas sampai persamaan Navier–Stokes yang sepenuhnya memperhitungkan efek viskositas. Persamaan-persamaan ini diadaptasi ke kondisi sistem gas yang dipertanyakan. Peralatan laboratorium Boyle memungkinkan penggunaan aljabar untuk memperoleh hasil analisisnya. Hasilnya dimungkinkan karena ia melakukan studi gas-gas dalam situasi tekanan yang relatif rendah, situasi yang membuat gas-gas tersebut berperilaku "ideal". Hubungan ideal ini diterapkan pada perhitungan keselamatan untuk beragam kondisi penerbangan pada material yang digunakan. Peralatan berteknologi tinggi yang digunakan saat ini dirancang untuk membantu kita mengeksplorasi secara aman lingkungan operasi eksotis di mana gas-gas tidak lagi berperilaku "ideal". Matematika tingkat tinggi ini, termasuk statistika dan kalkulus multivariabel, memungkinkan penyelesaian situasi dinamis yang kompleks seperti masuknya pesawat ulang-alik kembali ke Bumi. Contohnya adalah analisis gambaran masuknya pesawat ulang-alik ke atmosfer Bumi untuk memastikan sifat bahan cocok di bawah kondisi ekstrem semacam itu. Dalam kawasan penerbangan ini, gas tidak lagi berperilaku ideal.