La ley de los gases ideales es una ecuación utilizada en química para describir el comportamiento de un «gas ideal», una sustancia gaseosa hipotética que se mueve al azar y no interactúa con otros gases. La ecuación se formula como PV = nRT, lo que significa que la presión multiplicada por el volumen es igual al número de moles multiplicado por la constante del gas ideal multiplicado por la temperatura. La ley de los gases ideales se usa generalmente con el sistema SI de unidades, por lo que P está en pascales, V está en metros cúbicos, n es adimensional y representa el número de moles, R está en julios dividido por kelvins por moles y T está en kelvins. La ley también se puede dar como PV = NkT, con el número de partículas (N) reemplazando al número de moles y la constante de Boltzmann reemplazando a la constante del gas ideal.
Un elemento importante que deben entender quienes trabajan con la ley de los gases ideales es que funciona solo en situaciones teóricas idealizadas. Los gases reales interactúan entre sí y consigo mismos en diversos grados, y esas interacciones restan valor a la aleatoriedad del movimiento de las partículas de gas. A bajas temperaturas y altas presiones, por ejemplo, es probable que las fuerzas de atracción entre los gases alteren significativamente la forma en que se comportan los gases. A temperaturas suficientemente bajas y altas presiones, muchos gases incluso se convierten en líquidos, pero la ley de los gases ideales no tiene en cuenta este comportamiento.
Hay una variedad de usos para la ley de los gases ideales, pero casi siempre involucran situaciones teóricas. Se puede usar la ley de los gases ideales para determinar cualquiera de las propiedades desconocidas de un gas ideal, asumiendo que se conocen el resto de las propiedades. Si, por ejemplo, se conocen la presión, el número de moles y la temperatura, es posible calcular el volumen mediante álgebra simple. En algunos casos, la ley de los gases ideales se puede usar en situaciones de la vida real, pero solo con gases cuyo comportamiento sigue de cerca la ley en ciertas condiciones de temperatura y presión, e incluso entonces solo se puede usar como una aproximación.
La ley de los gases ideales generalmente se enseña con mucho detalle en las clases de química general de la escuela secundaria y la universidad. Los estudiantes usan la ley para aprender los conceptos básicos del cálculo en química y, a menudo, se les pide que hagan varias conversiones de unidades antes de aplicar la ecuación. La ley también ilustra varios conceptos importantes sobre el comportamiento de los gases. Muestra, por ejemplo, que un aumento de la presión de un sistema gaseoso tiende a corresponder a una disminución de volumen y viceversa. Es importante comprender las relaciones demostradas, incluso si la ecuación no se puede utilizar para cálculos precisos sobre sistemas gaseosos reales.