ボイルの法則
温度 T、圧力 p の平衡状態にある理想気体の体積 V は
V = A ( T ) p {\displaystyle V={\frac {A(T)}{p}}}
あるいは
p V = A ( T ) {\displaystyle pV=A(T)}
と表される。一定の温度の下では体積と圧力の積が一定となる。 すなわち、温度が同一な二つの状態1、2について
p 1 V 1 = p 2 V 2 {\displaystyle p_{1}V_{1}=p_{2}V_{2}}
が成り立つ。
理想気体に対しては全ての圧力の領域で逆比例関係が成り立つが、実在気体では圧力が高い領域ではこの関係から外れる。 しかし、充分に圧力が低い領域において近似的に成り立つ。これは極限を用いて
lim p → 0 p V = A ( T ) {\displaystyle \lim _{p\to 0}pV=A(T)}
と表される。
理想気体ではその分子自身の大きさや分子間力がないものとして考えているが、実在気体ではそれらの影響が完全には無視できないからである。またボイルの法則では、気体は温度一定で圧力を上げればいくらでも体積が小さくなることを示しているが、実際にはそのようなことはありえない。実際の気体ではある程度の圧力を超えると気体は凝縮あるいは凝華することで、液体や固体になってしまい、もはや気体の性質を持たないからである。