Idealni plin je teorijsko stanje materije koje koriste fizičari u analizi teorije vjerojatnosti. Idealni plin se sastoji od molekula koje se odbijaju jedna od druge, a da inače uopće ne djeluju. Između molekula ne postoje sile privlačenja ili odbijanja, niti se energija gubi tijekom sudara. Idealni plinovi mogu se u potpunosti opisati njihovim volumenom, gustoćom i temperaturom.
Jednadžba stanja idealnog plina, obično poznata kao zakon idealnog plina, je PV = NkT. U jednadžbi, N je broj molekula, a k je Boltzmannova konstanta, koja je jednaka oko 1.4 x 10-23 džula po kelvinu. Ono što je obično važnije je da su tlak i volumen obrnuto proporcionalni, a svaki je proporcionalan temperaturi. To znači, na primjer, da ako se tlak udvostruči dok se temperatura održava konstantnom, tada se volumen plina mora prepoloviti; ako se volumen plina udvostruči dok se tlak održava konstantnim, temperatura se također mora udvostručiti. U većini primjera smatra se da je broj molekula u plinu konstantan.
Naravno, ovo je samo aproksimacija. Sudari između molekula plina nisu savršeno elastični, dio energije se gubi, a elektrostatičke sile između molekula plina postoje. Ali u većini svakodnevnih situacija, zakon idealnog plina usko je približan stvarnom ponašanju plinova. Čak i ako se ne koristi za izvođenje izračuna, imajući na umu odnose između tlaka, volumena i temperature može pomoći znanstveniku da intuitivno razumije ponašanje plina.
Zakon idealnog plina često je prva jednadžba koju ljudi uče kada proučavaju plinove u uvodnom satu fizike ili kemije. Van der Waalova jednadžba, koja uključuje nekoliko manjih korekcija osnovnih pretpostavki zakona o idealnom plinu, također se uči u mnogim uvodnim tečajevima. U praksi je, međutim, korekcija toliko mala da ako zakon idealnog plina nije dovoljno točan za danu primjenu, ni Van der Waalova jednadžba neće biti dovoljno dobra.
Kao iu većini termodinamike, također se pretpostavlja da je idealni plin u stanju ravnoteže. Ova je pretpostavka očito pogrešna ako se tlak, volumen ili temperatura mijenjaju; ako se te varijable sporo mijenjaju, stanje koje se naziva kvazistatička ravnoteža, pogreška može biti prihvatljivo mala, međutim. Odustajanje od pretpostavke kvazistatičke ravnoteže znači ostaviti termodinamiku za sobom za kompliciraniji svijet statističke fizike.