Lý thuyết phân tử động học là tập hợp một số quy tắc mô tả hành vi của chất khí. Bản chất của các phân tử khí đã được các nhà khoa học, chẳng hạn như Robert Boyle và Jacques Charles, những người đã phác thảo các quan sát của họ trong một số định luật cuối cùng trở thành Lý thuyết Phân tử Động học. Thể tích, nhiệt độ và áp suất đều được tính đến khi quan sát và tìm hiểu hành vi của các chất khí.
Lý thuyết phân tử động học bao gồm năm định đề, một trong số đó phát biểu rằng các hạt khí chuyển động ngẫu nhiên không đổi và theo định luật Newton, vẫn chuyển động ngẫu nhiên trừ khi bị tác động bởi một lực bên ngoài. Một quy tắc khác là thể tích các phân tử khí chiếm không đáng kể khi so sánh với thể tích của bình chứa mà chúng tồn tại. Quy tắc thứ ba đặt ra rằng khi các phân tử khí va chạm, không có sự mất mát hoặc thu được năng lượng. Một quy tắc khác nói rằng không có lực hút đáng chú ý giữa các hạt khí. Quy tắc cuối cùng giải thích rằng động năng có thể được xác định bằng cách sử dụng phương trình 3kT /2, trong đó k là hằng số và T là nhiệt độ.
Các tính chất khác của chất khí có thể được suy ra từ các quy tắc này. Ví dụ, nếu nhiệt độ của một chất khí không đổi, thì động năng của một mẫu phân tử không thay đổi, bất kể thời gian trôi qua là bao nhiêu. Hơn nữa, hình dạng và khối lượng của các hạt khí không quyết định động năng của chúng; chỉ nhiệt độ mới làm được điều này.
