이상기체는 압력 P, 부피 V, 절대온도 T 가 언제나 PV = mRT 로 묶이는 기체이고, 압력이 낮고 온도가 높을수록 실제기체도 이 식에 가까워진다. 상태변화는 PVⁿ = 일정 꼴로 적어, 지수 n 이 0 이면 정압, 1 이면 등온, k(공기 약 1.4)면 단열, ∞ 면 정적이다. 그림은 P-V 선도 위 경로이고, 과정 버튼마다 곡선 모양이 바뀌며 곡선 아래 칠한 넓이가 기체가 한 일이다. 슬라이더로 팽창 정도를 바꾸면 아래 줄의 W / P1V1 값이 함께 바뀌고, 정적 과정은 부피 대신 압력이 같은 비로 떨어지는 세로선이 된다.
상태식이 먼저
PV = mRT 의 R 은 기체마다 다른 기체상수로, 일반기체상수 R̄ = 8.314 kJ/(kmol·K) 를 분자량으로 나눈 값이다(공기 약 0.287 kJ/(kg·K)). 실제기체는 같은 온도 · 압력에서 이상기체 식과 어긋나고, 그 정도를 압축성인자 Z = PV/(mRT) 로 적는다. 이상기체면 Z = 1 이고, 압력이 높거나 포화에 가까울수록 1 에서 멀어진다.