Talijanski znanstvenik Avogadro pretpostavio je da, u slučaju “idealnih plinova”, ako su tlak (P), volumen (V) i temperatura (T) dvaju uzoraka isti, onda je i broj čestica plina u svakom uzorku jednak isto. To vrijedi bez obzira na to da li se plin sastoji od atoma ili od molekula. Odnos vrijedi čak i ako su uspoređeni uzorci različitih plinova. Sam Avogadroov zakon ima ograničenu vrijednost, ali ako se spoji s Boyleovim zakonom, Charlesovim zakonom i Gay-Lussacovim zakonom, izvodi se važna jednadžba idealnog plina.
Za dva različita plina postoje sljedeći matematički odnosi: P1V1/T1=k1 i P2V2/T2=k2. Avogadrova hipoteza, danas poznatija kao Avogadrov zakon, pokazuje da ako su lijeve strane gornjih izraza iste, broj čestica u oba slučaja je identičan. Dakle, broj čestica jednak je k puta nekoj drugoj vrijednosti koja ovisi o specifičnom plinu. Ova druga vrijednost uključuje masu čestica; odnosno povezana je s njihovom molekularnom masom. Avogadrov zakon omogućuje da se ove karakteristike stave u kompaktan matematički oblik.
Manipulacija s gore navedenim dovodi do jednadžbe idealnog plina oblika PV=nRT. Ovdje je “R” definirana kao konstanta idealnog plina, dok “n” predstavlja broj molova, ili višekratnik molekularne težine (MW) plina, u gramima. Na primjer, 1.0 gram plinovitog vodika — formule H2, MW=2.0 — iznosi 0.5 mola. Ako je vrijednost P dana u atmosferama s V u litrama i T u stupnjevima Kelvina, tada se R izražava u litri atmosfere po molskom stupnju Kelvina. Iako je izraz PV=nRT koristan za mnoge primjene, u nekim slučajevima odstupanje je značajno.
Poteškoća leži u definiciji idealnosti; nameće ograničenja koja ne mogu postojati u stvarnom svijetu. Čestice plina ne smiju posjedovati privlačne ili odbijajuće polaritete – ovo je još jedan način da se kaže da sudari između čestica moraju biti elastični. Još jedna nerealna pretpostavka je da čestice moraju biti točke, a njihov volumen nula. Mnoga od tih odstupanja od idealnosti mogu se nadoknaditi uključivanjem matematičkih pojmova koji imaju fizičku interpretaciju. Ostala odstupanja zahtijevaju viralne pojmove, koji, nažalost, ne odgovaraju na zadovoljavajući način niti jednom fizičkom svojstvu; to ne dovodi Avogadrov zakon na loš glas.
Jednostavna nadogradnja zakona o idealnom plinu dodaje dva parametra, “a” i “b”. Ona glasi (P+(n2a/V2))(V-nb)=nRT. Iako se “a” mora odrediti eksperimentalno, ono se odnosi na fizička svojstva interakcije čestica. Konstanta “b” također se odnosi na fizičko svojstvo i uzima u obzir isključeni volumen.
Iako su fizički interpretativne modifikacije privlačne, postoje jedinstvene prednosti korištenja termina viralnog proširenja. Jedan od njih je da se mogu koristiti za usko podudaranje sa stvarnošću, dopuštajući u nekim slučajevima objašnjenje ponašanja tekućina. Avogadrov zakon, izvorno primijenjen samo na plinsku fazu, tako je omogućio bolje razumijevanje barem jednog kondenziranog stanja materije.