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기체가 온도변화 없이 압축될 때 압력은 밀도에 비례해서 증가한다는 것이 로버트 보일에 의해서 발견되었다. 이 결론은 식 ②에서 C²이 온도에만 의존한다고 가정하면 얻어진다.

더욱이 J. A. C. 샤를과 조제프 루이 게이 뤼삭은 기체가 압력을 일정하게 유지하면서 가열되면 그 부피는 온도가 증가함에 따라 일정한 비율로 증가한다는 것을 증명해보였다.

열역학적 절대온도를 사용해서 표현하면, 압력이 일정할 때 부피는 절대온도 T에 비례하여 증가한다. 즉 실험에 의해서 확립된 기체의 법칙은 단일식p=ρRT ③로 표현될 수 있는 것이다. 여기서 R은 기체의 종류에 의존하는 상수이다.

식 ③은 보통pV=RT ④와 같이 쓰여진다. 여기서 V는 1/ρ 같고, 단위질량당 부피를 나타낸다. 식 ②와 식 ③에서C²=3RT ⑤가 얻어진다. 그러므로 각분자의 평균속력(정확하게는 속도의 제곱 평균 제곱근)은 절대온도의 제곱근에 비례해서 변화한다. 식 ③ 또는 ④를 만족하는 기체를 이상기체라 한다(→ 이상기체).