Gazele pot fi definite folosind patru cantități fizice: volumul (V), presiunea (P), temperatura (T) și numărul de atomi de gaz (n). Corelația generală dintre aceste valori este reprezentată matematic de ecuația PV = nRT, cunoscută și sub numele de legea ideală de gaze, unde "R" denotă constantitatea proporționalității. Unitățile standard includ litri pentru V, atmosfere pentru P, Kelvin pentru T și moli pentru n.
Scara Kelvin este utilizată pentru legea ideală de gaz, deoarece schimbările de temperatură ale unui gaz nu determină o variație directă a volumului său atunci când se utilizează scara Celsius. Temperatura absolută, care este 0 Kelvin, este echivalentă cu -273 grade Celsius. Când se utilizează scara Fahrenheit, este necesar să se adauge 460 pentru a obține temperatura absolută pe scara Rankine.
Ecuația ideală de gaz indică faptul că scăderea temperaturii determină o reducere a volumului. Când un gaz este răcit, atomii care conțin gazul au mai puțină energie pentru a se deplasa. Atomii tind să se compenseze și să se apropie mai mult împreună, făcându-i să ocupe o cantitate mai mică de spațiu.
