Chất khí có tỷ trọng thấp hơn chất lỏng vì nó không bị nén chặt như chất lỏng, nghĩa là có ít nguyên tử hơn trên một đơn vị thể tích. Trong chất lỏng, các nguyên tử tự do chuyển động nhưng vẫn liên kết chặt chẽ với nhau. , khi ở trong chất khí, các nguyên tử có rất nhiều không gian trống giữa các nguyên tử với nhau.
Lưu ý rằng mặc dù mật độ của cả chất lỏng và chất khí có thể thay đổi theo nhiệt độ và áp suất, nhưng khối lượng riêng của một chất khí luôn thấp hơn đáng kể so với khối lượng riêng của chất lỏng. Ngoài ra, với áp suất đáng kể, một chất khí có thể bị ngưng tụ thành chất lỏng. Một công cụ khám phá mối quan hệ giữa nhiệt độ, áp suất và pha của một chất là giản đồ pha.
