고체 · 액체와 함께 물질의 3상(相) 중의 하나. 고체 · 액체처럼 일정한 모양과 부피를 유지하지 못하며 항상 확산하려는 성질이 있어 용기 속에 넣으면 용기의 전체에 퍼지고 액체보다 훨씬 압축되기 쉬운 상태에 있는 물질. 어떤 물질도 고온 · 저압 상태에 들어가면 기체로 변한다.

액체는 기화에 의해 기체로 변하고, 고체는 승화에 의해 기체로 변하며 이 반대의 변화도 일어난다.

기체와 액체를 총칭해서 유체(流體)라고도 한다.

아보가드로의 가설(假說)이 나온 뒤 기체분자에 관한 연구가 진척되어 분자운동에 의해서 그 성질을 논의할 수 있는 체계(體系)를 기체라 할 때도 있다.

〔기체의 상태〕일정량의 기체를 용기에 넣고 일정한 온도를 유지하면 그 기체의 압력과 밀도는 일정하다.

일정량(질량 ; mg, 분자량 ; M)의 기체의 압력 , 부피 , 온도 ℃ 또는 ° 사이에는 기체의 종류에 관계없이 다음과 같은 보일-샤를의 법칙이 근사적으로 성립한다.

       또는

여기서 과 은 0℃에 있어서의 압력과 부피이며, 단위를 /㎠ 및 ㎤이라고 하면 비례상수 는 기체상수 8.314×10 (erg/°Kmol)이다.

따라서 온도를 일정하게 하면 압력은 부피에 반비례하여 변하고, 압력을 일정하게 하면 온도변화에 따른 부피팽창률은 약 1/273이 된다.

그러나 이들 관계는 기체가 희박해지면 희박해질수록 잘 성립되며 특히 강하게 압축되거나 극히 저온(低溫)이 되면 크게 차이가 난다.

따라서 매우 희박해졌을 때 나타내는 극한적인 성질을 다른 어떤 압력 · 온도하에서도 그대로 가지는 기체를 가상적으로 생각하여 이것을 이상기체(理想氣體)라 하고 기체의 성질을 근사적으로 연구할 때 기초적인 대상으로 사용한다.

〔실재의 기체상태〕 압력 · 부피 · 온도는 기체의 상태를 나타내는 양이므로 이들의 관계를 보여주는 앞의 보일-샤를의 법칙의 식을 이상기체의 상태식(狀態式)이라고 한다.

이에 비해 실재의 기체상태식은 연구자에 따라 여러 가지 형태로 표시되나, 다음의 반데르 발스식은 흔히 사용되는 식의 하나이다.

(a, b는 기체의 종류에 따라 정해지는 상수). 일정한 온도에서의 변화를 등온변화(等溫變化)라 하며, 이상기체에서는 가 일정하게 되므로 를 세로축, 를 가로축으로 하면 등온변화는 직각쌍곡선이 된다.

실재하는 기체는 고압상태에서 갑자기 팽창시켜 압력을 낮추면 줄-톰슨효과에 따라 온도가 내려가므로 이 현상을 이용하여 공기 등을 임계온도(臨界溫度) 이하로 냉각시켜 액화(液化)하기도 한다.

또 외부와의 열 출입을 차단하여 일으키는 변화를 단열변화(斷熱變化)라고 하다.

기체를 단열적으로 팽창시키면 온도가 내려 가고, 반대로 압축하면 올라간다.

혼압기체의 전압력은 돌턴의 부분압력(部分壓力) 법칙에 따라 혼합을 이루고 있는 각 성분의 기체가 단독으로 용기의 전체 부피를 점유하고 있을 때 나타내는 압력(부분압력)의 합과 같다.

이상은 주로 기체의 열적(熱的) 성질이다.

기체가 운동할 때는 액체와 같이 약간의 점성저항(點性抵抗)을 받는다.

그러므로 고체의 벽을 따라서 고속도로 움직이면 소용돌이가 생긴다.

또 기체의 밀도는 온도 · 압력에 따라 변화하지만 일반적으로 표준상태에서의 값으로 표시 한다.

공기와의 상대밀도도 혼히 사용되며 밀도에서 분자량을 계산할 수 있다.