Η κινητική μοριακή θεωρία, επίσης γνωστή ως η κινητική θεωρία των αερίων είναι ένα ισχυρό μοντέλο που επιδιώκει εξηγήστε τα μετρήσιμα χαρακτηριστικά του αερίου ως προς τις μικρές κινήσεις αερίου σωματίδια. Η κινητική θεωρία εξηγεί τις ιδιότητες των αερίων ως προς την κίνηση των σωματιδίων της. Η κινητική θεωρία βασίζεται σε μια σειρά υποθέσεων και γι 'αυτό είναι κατά προσέγγιση μοντέλο.
Τα αέρια στο κινητικό μοντέλο θεωρούνται «τέλεια». Τα τέλεια αέρια αποτελούνται από μόρια που κινούνται εντελώς τυχαία και δεν σταματούν ποτέ να κινούνται. Όλες οι συγκρούσεις σωματιδίων αερίου είναι εντελώς ελαστικές, πράγμα που σημαίνει ότι δεν χάνεται ενέργεια. (Εάν αυτό δεν συμβαίνει, τα μόρια αερίου τελικά θα εξαντληθούν από την ενέργεια και θα συσσωρευτούν στο πάτωμα τους εμπορευματοκιβώτιο.) Η επόμενη υπόθεση είναι ότι το μέγεθος των μορίων είναι αμελητέο που σημαίνει ότι έχουν ουσιαστικά μηδέν διάμετρος. Αυτό ισχύει σχεδόν για πολύ μικρά ατομικά αέρια όπως το ήλιο, το νέον ή το αργόν. Η τελική υπόθεση είναι ότι τα μόρια αερίων δεν αλληλεπιδρούν παρά μόνο όταν συγκρούονται. Η κινητική θεωρία δεν λαμβάνει υπόψη ηλεκτροστατικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων.
Ένα αέριο έχει τρεις εγγενείς ιδιότητες, πίεση, θερμοκρασία και όγκο. Αυτές οι τρεις ιδιότητες συνδέονται μεταξύ τους και μπορούν να εξηγηθούν χρησιμοποιώντας την κινητική θεωρία. Η πίεση προκαλείται από σωματίδια που χτυπούν το τοίχωμα του δοχείου αερίου. Ένα άκαμπτο δοχείο όπως ένα μπαλόνι θα επεκταθεί έως ότου η πίεση αερίου μέσα στο μπαλόνι ισούται με εκείνη στο εξωτερικό του μπαλονιού. Όταν ένα αέριο είναι χαμηλής πίεσης, ο αριθμός των συγκρούσεων είναι μικρότερος από ό, τι σε υψηλή πίεση. Η αύξηση της θερμοκρασίας ενός αερίου σε σταθερό όγκο αυξάνει επίσης την πίεση του καθώς η θερμότητα αναγκάζει τα σωματίδια να κινούνται πιο γρήγορα. Ομοίως, η αύξηση του όγκου με το οποίο μπορεί να κινηθεί ένα αέριο μειώνει τόσο την πίεση όσο και τη θερμοκρασία του.
Ο Robert Boyle ήταν από τους πρώτους που ανακάλυψε συνδέσεις μεταξύ των ιδιοτήτων των αερίων. Ο νόμος του Boyle δηλώνει ότι σε σταθερή θερμοκρασία η πίεση ενός αερίου είναι αντιστρόφως ανάλογη του όγκου του. Ο νόμος του Καρόλου, αφού ο Ζακ Τσαρλς εξετάσει τη θερμοκρασία, διαπιστώνοντας ότι για μια σταθερή πίεση, ο όγκος ενός αερίου είναι άμεσα ανάλογος με τη θερμοκρασία του. Αυτές οι εξισώσεις συνδυάστηκαν για να σχηματίσουν την τέλεια εξίσωση αερίου κατάστασης για ένα γραμμομόριο αερίου, pV = RT, όπου το ρ είναι πίεση, το V είναι όγκο, το Τ είναι θερμοκρασία και το R είναι η καθολική σταθερά αερίου.
Ο τέλειος νόμος αερίου λειτουργεί καλά για χαμηλές πιέσεις. Σε υψηλές πιέσεις ή χαμηλές θερμοκρασίες τα μόρια αερίου έρχονται σε πολύ κοντινή απόσταση για να αλληλεπιδρούν. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις προκαλούν τη συμπύκνωση των αερίων σε υγρά και χωρίς αυτά όλα τα υλικά θα ήταν αέρια. Αυτές οι αλληλεπιδραστικές αλληλεπιδράσεις ονομάζονται δυνάμεις Van der Waals. Κατά συνέπεια, η τέλεια εξίσωση αερίου μπορεί να τροποποιηθεί ώστε να περιλαμβάνει ένα συστατικό για την περιγραφή διαμοριακών δυνάμεων. Αυτή η πιο περίπλοκη εξίσωση ονομάζεται εξίσωση της κατάστασης Van der Waals.