行为和属性
即使是在一小体积的稀释气体中，数量巨大的分子也不会像人们所期望的那样使问题复杂化，而是使问题简单化。原因是在研究气体的行为和性质时，通常只能观察到统计上的平均值，而当涉及到大量数据时，统计方法是相当准确的。与所涉及的分子数量相比，这里只有几个气体的性质值得注意，即:压力，密度，温度，热力学能，粘度、热导电率，和扩散系数。(更微妙的性质可以通过电场和磁场的应用来观察，但它们是次要的。)
值得注意的是，这些性质并不是相互独立的。如果有两个是已知的，那么其余的就可以通过它们来确定。也就是说，对于一种给定的气体，只有两种性质——通常是温度和密度，或者温度和压力——可以确定所有其他的性质。因此，如果温度和密度二氧化碳气体只能有一种可能的压强，一种内能，一种粘度，等等。为了确定这些其他性质的值，它们必须根据分子本身的已知性质进行测量或计算。这样的计算是的最终目标统计力学动力学理论，和稀释气体构成在实现这一目标方面取得最大进展的案例。
在讨论气体的行为时，将平衡属性和非平衡输运性质。根据定义，系统在平衡除非对其施加某种外部作用(例如，推动活塞或增加热量)，否则不会发生任何净变化。它的行为随时间而稳定，即使分子在不停地运动，似乎也没有发生任何变化。相反，非平衡性质描述的是一个系统如何响应一些外部作用，如强加的温度或压力差。平衡行为更容易分析，因为在分子水平上发生的任何变化都必须是补偿通过分子水平上的其他变化使系统保持平衡。
平衡性质
理想气体状态方程
稀释气体最明显的特点，除了与液体和固体相比密度低外，就是体积大弹性或压缩性及其在加热时的大体积膨胀。这些性质对于所有的稀气体几乎都是一样的，而且几乎所有的稀气体都可以用下面的话来相当准确地描述通用状态方程：
这个表达式被称为理想或完美气体状态方程，因为所有实际气体都与它有微小的偏差，尽管这些偏差随着密度的降低而变得不那么显著。在这里p是压强，v是每单位的体积摩尔，或摩尔体积，R是通用气体常数,T是绝对热力学温度。粗略地说，如果体积超过临界体积的10倍，表达式的精度在百分之几以内;精度随着体积的增加而提高。该表达最终在高温和低温下都失败，原因是电离在高温下冷凝到一个液体或固体在低温下。
的理想气体状态方程是三个理想的融合气体定律它们是独立形成的。首先是波义耳氏定律，表示气体的弹性特性;这是一位英籍爱尔兰科学家所描述的罗伯特•博伊尔1662年，他在著名的《……》实验……触摸空气的弹簧. . . .“它说的是，在恒定温度下，气体的体积与压力成反比;例如，如果气体的压强增加一倍，它的体积就会减少一半。第二种，通常称为查理定律，是关心的热膨胀气体的。它是以法国实验物理学家的名字命名的Jacques-Alexandre-Cesar查尔斯为工作他在1787年左右实施了这项研究。该定律指出，气体在恒定压力下的体积与绝对温度成正比;即，在室温下，温度升高1°C会导致体积增加约300分之一，或0.3%。的第三定律体现在方程(15)是根据1811年出版的假设意大利科学家阿米地奥•阿伏伽德罗也就是说，在相同的温度和压力下，相同体积的气体含有相同数量的粒子。粒子(或分子)的数量与摩尔数成正比n，比例常数为阿伏伽德罗常数，N0．因此，在恒定的温度和压力下，气体的体积与摩尔数成正比。如果总体积V包含n那么只有摩尔气体v＝V/n出现在状态方程中。通过用摩尔而不是克来测量气体的量，常数R是普遍的;如果质量以克为单位(因此v体积每克)，那么R会有一个不同的价值对于每种气体。
理想气体定律很容易推广到混合物n表示体积中所有物种的摩尔总数V．也就是说，如果有的话n1物质1的摩尔数，n2物质2的摩尔，等等，在混合物中n＝n1+n2+···和v＝V/n像以前一样。这个结果也可以用不同种类的分压来重写和重新解释，如p1＝n1RT/V是物质1的分压等等。总压强为p＝p1+p2+····。这个规则被称为道尔顿法则分压定律以纪念这位英国化学家和物理学家约翰·道尔顿他在1801年左右提出了这一理论。
简要地讲一下单位和温标。科学上的(公制)压力单位国际单位制(即国际单位制)是牛顿每平方米(N/m)2)，其中1牛顿(N)为力这使得质量为1千克的物体加速度为1米/秒2．单位为N/m2被赋予了名字帕斯卡(Pa)，其中一个标准大气正好是101325帕(大约14.7磅每平方英寸)。国际单位制中的体积单位是立方米(1米)3.= 106厘米3.)，温度单位为开尔文K，开尔文热力学温标定义为热力学定律所以它是绝对的或普遍的，在这个意义上，它的定义不依赖于任何特定种类的物质的特定性质。它的数值值，但是，通过定义水的三重点，即水的三重点来分配。，the unique temperature at which ice, liquid water, and water vapour are all in equilibrium—to be exactly 273.16 K. The冰点在一个大气压下的水的密度是273.1500 K(通过测量)。根据定义，冰点在摄氏标度上是0°(或在华氏标度上是32°)。开尔文标度的精确热力学定义和用来定义其数值的相当奇特的数字(即273.16)都是历史上的选择，这样理想气体的状态方程将具有方程(15)右边所给出的简单数学形式。
气体常数R是由测量决定的。迄今为止获得的最佳值是美国国家标准与技术研究所的值，即8.3144621 J/mol·Κ。Ηere单位J是功或能量的一单位，一焦耳(J)等于一牛顿-米。
内部能量
一旦已知理想气体的状态方程，只有它的热力学能，E，需要确定，以便所有其他平衡性质都可以从热力学定律中推导出来。也就是说，如果a的状态方程和热力学能流体是已知的，那么所有其他的热力学性质(例如，焓，熵，和自由能)是固定的，条件是它必须不可能被构造出来永恒的运动机器来自流体。这种说法的证明通常是相当微妙和复杂的构成热力学学科的很大一部分，但结论基于热力学原理是其中最可靠的结果科学．
这里一个相关的热力学结果是，理想气体的状态方程要求热力学能只取决于温度，而不是压力或密度。两者的实际关系E而且T必须用统计力学的方法从已知的分子性质来测量或计算。内能不能直接测量，但它的行为可以确定的测量摩尔热容(即气体比热)。摩尔热能力是将一摩尔物质的温度提高一度所需的能量;它在SI体系中的单位是J/mol·k。在分子尺度上具有多种运动的体系比只有几种运动的体系吸收更多的能量。的温度依赖性的解释E对稀气体特别简单，如讨论中所示气体动力学理论在下面。以下仅着重介绍主要方面。
每一个气分子在三维空间中移动，还有这个平移运动贡献(3/2)RT(每摩尔)的热力学能E．对于单原子气体，比如氦，霓虹灯，氩，氪,氙，这是唯一的能源贡献。每个分子包含两个或两个以上原子的气体，由于它们的内部运动，也贡献了额外的项:
在哪里Eint可能包括分子旋转和内部的贡献振动有时来自内部电子激发。这些内部运动中的一些在常温下可能没有作用，因为由量子力学，然而，使温度的依赖性Eint可能相当复杂。
推广到混合气体是很简单的——总内能E(每摩尔)是每一种内能的加权和:nE＝n1E1+n2E2+···，其中n＝n1+n2+····。
这是我们的任务动能气体理论解释了这些关于稀气体的状态方程和内能的结果。