Luật Boyle (1662)

Luật Boyle có lẽ là biểu thức đầu tiên của phương trình trạng thái. [cần dẫn nguồn] Trong năm 1662, nhà vật lý Ailen và nhà hóa học Robert Boyle thực hiện một loạt các thí nghiệm sử dụng một ống thủy tinh hình chữ J, được bịt kín trên một đầu. Thủy ngân đã được thêm vào ống, nhốt một lượng không khí cố định trong đầu ngắn, bịt kín của ống. Sau đó, thể tích khí được đo khi thủy ngân bổ sung được thêm vào ống. Áp suất của khí có thể được xác định bằng chênh lệch giữa mức thủy ngân ở đầu ngắn của ống và ở đầu dài, hở ở cuối. Thông qua các thí nghiệm này, Boyle lưu ý rằng thể tích khí thay đổi ngược với áp suất. Ở dạng toán học, điều này có thể được nêu là:

p V = c o n s t a n t . {\displaystyle pV=\mathrm {constant} .\,\!}

Mối quan hệ trên cũng được quy cho Edme Mariotte và đôi khi được gọi là luật của Mariotte. Tuy nhiên, tác phẩm của Mariotte không được công bố cho đến năm 1676.

Luật của Charles hoặc Luật của Charles và Gay-Lussac (1787)

Năm 1787, nhà vật lý người Pháp Jacques Charles đã phát hiện ra rằng oxy, nitơ, hydro, carbon dioxide và không khí mở rộng đến mức tương tự trong cùng khoảng thời gian 80 kelvin. Sau đó, vào năm 1802, Joseph Louis Gay-Lussac đã công bố kết quả của các thí nghiệm tương tự, chỉ ra mối quan hệ tuyến tính giữa thể tích và nhiệt độ:

V 1 T 1 = V 2 T 2 . {\displaystyle {\frac {V_{1}}{T_{1}}}={\frac {V_{2}}{T_{2}}}.}

Định luật áp lực từng phần của Dalton (1801)

Định luật áp suất riêng phần của Dalton nói rằng áp suất của hỗn hợp khí bằng tổng áp lực của tất cả các khí cấu thành.

Về mặt toán học, điều này có thể được biểu diễn cho n phần như sau:

p total = p 1 + p 2 + ⋯ + p n = p total = ∑ i = 1 n p i . {\displaystyle p_{\text{total}}=p_{1}+p_{2}+\cdots +p_{n}=p_{\text{total}}=\sum _{i=1}^{n}p_{i}.}

Định luật khí lý tưởng (1834)

Năm 1834, Émile Clapeyron đã kết hợp Luật Boyle và luật Charles vào tuyên bố đầu tiên về luật khí lý tưởng. Ban đầu, định luật được xây dựng là pV m = R (T C + 267) (với nhiệt độ được biểu thị bằng độ C), trong đó R là hằng số khí. Tuy nhiên, công việc sau đó đã tiết lộ rằng con số thực sự phải gần với con số 273,2 và sau đó thang đo Celsius được xác định bằng 0   °C = 273,15   K, cho:

p V m = R ( T C + 273.15   ∘ C ) . {\displaystyle pV_{m}=R\left(T_{C}+273.15\ {}^{\circ }{\text{C}}\right).}

Phương trình trạng thái Van der Waals (1873)

Năm 1873, JD van der Waals đã đưa ra phương trình trạng thái đầu tiên xuất phát từ giả định về thể tích hữu hạn chiếm bởi các phân tử cấu thành.[5] Công thức mới của ông đã cách mạng hóa việc nghiên cứu các phương trình trạng thái, và nổi tiếng nhất thông qua phương trình trạng thái Redlichát Kwong và sửa đổi Soave của Redlich-Kwong.