Les seuls gaz qui obéissent aux trois lois suivantes sont dits parfaits
LOI D'AVOGADRO
À température et pression constantes, le nombre de molécules de gaz contenu dans un volume donné est le même quel que soit le gaz:
ou encore, en terme de nombre de moles n ( 1 mole = 6.022×1023 molécules):
Puisque V=0 lorsque n=0, on peut aussi écrire:
LOI DE BOYLE
À température constante (conditions isothermes), le produit PV d'une quantité fixée de gaz est constant pour de nombreux gaz. Toute augmentation de P produit une diminution de V telle que PV est inchangé.
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À une température différente (maintenue constante), PV est également constant en fonction de la pression mais prend une valeur différente. C'est aussi le cas si on change la quantité de gaz.
LOI DE CHARLES
À pression constante (conditions isobares), le volume d'une quantité constante de gaz augmente proportionnellement avec la température:
Pour des pressions suffisamment faibles, ce comportement est observé pour tous les gaz. Le volume est directement proportionnel à la température T, c'est-à-dire:
pourvu que la température soit exprimée dans une nouvelle unité: le Kelvin (K), reliée aux degrés Celsius par:
Les gaz qui obéissent aux 3 lois précédentes sont dit parfaits. La combinaison de ces lois donne:
La constante est appelée constante des gaz parfaits (symbole R). La dimension de PV est celle d'une énergie donc:
R = 8.314 J.K-1.mol-1 = 0.08206L.atm.K-1.mol-1 = 1.9872 cal.K-1.mol-1
Un tracé de la pression en fonction du volume à température constante P = nRT / V s'appelle un isotherme et possède l'allure d'une hyperbole puisque c'est une fonction de la forme f(x) = constante/x):
