Italialainen tiedemies Avogadro oletti, että “ihanteellisten kaasujen” tapauksessa, jos kahden näytteen paine (P), tilavuus (V) ja lämpötila (T) ovat samat, kaasupartikkeleiden määrä kussakin näytteessä on myös sama sama. Tämä pätee riippumatta siitä, koostuuko kaasu atomeista vai molekyyleistä. Suhde on voimassa, vaikka verratut näytteet olisivat eri kaasuja. Yksin Avogadron lailla on rajallinen arvo, mutta jos siihen yhdistetään Boylen laki, Charlesin laki ja Gay-Lussacin laki, johdetaan tärkeä ideaalikaasuyhtälö.
Kahdella eri kaasulla on seuraavat matemaattiset suhteet: P1V1/T1 = k1 ja P2V2/T2 = k2. Avogadron hypoteesi, joka tunnetaan nykyään paremmin nimellä Avogadron laki, osoittaa, että jos yllä olevien lausekkeiden vasemmat puolet ovat samat, hiukkasten lukumäärä on molemmissa tapauksissa sama. Hiukkasten lukumäärä on siis k kertaa jokin muu arvo, joka riippuu tietystä kaasusta. Tämä muu arvo sisältää hiukkasten massan; eli se liittyy niiden molekyylipainoon. Avogadron laki mahdollistaa näiden ominaisuuksien esittämisen kompaktiin matemaattiseen muotoon.
Edellä esitetyn manipulointi johtaa ideaalikaasuyhtälöön, jonka muoto on PV = nRT. Tässä ”R” määritellään ihanteelliseksi kaasuvakioksi, kun taas ”n” edustaa kaasun moolien lukumäärää tai molekyylipainon (MW) monikertaa grammoina. Esimerkiksi 1.0 grammaa vetykaasua – kaava H2, MW = 2.0 – vastaa 0.5 moolia. Jos P: n arvo annetaan ilmakehässä, jossa V on litroina ja T Kelvin-asteina, R ilmaistaan litra-ilmakehinä / mol-Kelvin-asteina. Vaikka lauseke PV = nRT on hyödyllinen monille sovelluksille, joissakin tapauksissa poikkeama on huomattava.
Vaikeus on ihanteellisuuden määrittelyssä; se asettaa rajoituksia, joita ei voi olla todellisessa maailmassa. Kaasuhiukkasilla ei saa olla houkuttelevia tai hylkiviä napaisuuksia – tämä on toinen tapa sanoa, että hiukkasten välisen törmäyksen on oltava joustavaa. Toinen epärealistinen olettamus on, että hiukkasten on oltava pisteitä ja niiden tilavuuksia nolla. Monet näistä poikkeavuuksista ihanteellisuudesta voidaan kompensoida lisäämällä matemaattisia termejä, joilla on fyysinen tulkinta. Muut poikkeamat edellyttävät viriaalisia termejä, jotka eivät valitettavasti vastaa tyydyttävästi mitään fyysistä omaisuutta; tämä ei aseta Avogadron lakia huonommaksi.
Yksinkertainen ideaalikaasulainsäädännön päivitys lisää kaksi parametria, “a” ja “b”. Se lukee (P+(n2a/V2)) (V-nb) = nRT. Vaikka “a” on määritettävä kokeellisesti, se liittyy hiukkasten vuorovaikutuksen fysikaalisiin ominaisuuksiin. Vakio “b” liittyy myös fyysiseen ominaisuuteen ja ottaa huomioon poissuljetun tilavuuden.
Vaikka fyysisesti tulkittavat muutokset ovat houkuttelevia, virialisten laajennustermien käyttämisellä on ainutlaatuisia etuja. Yksi näistä on se, että niitä voidaan käyttää läheisesti vastaamaan todellisuutta, jolloin joissakin tapauksissa voidaan selittää nesteiden käyttäytyminen. Avogadron laki, jota alun perin sovellettiin vain kaasuvaiheeseen, on siten mahdollistanut paremman ymmärryksen ainakin yhdestä tiivistyneestä aineen tilasta.