Η κινητική θεωρία είναι μια επιστημονική θεωρία σχετικά με τη φύση των αερίων. Η θεωρία έχει πολλά ονόματα, συμπεριλαμβανομένης της κινητικής θεωρίας των αερίων, της κινητικής-μοριακής θεωρίας, της θεωρίας σύγκρουσης και της κινητικής-μοριακής θεωρίας των αερίων. Εξηγεί τις παρατηρήσιμες και μετρήσιμες, ονομαζόμενες και μακροσκοπικές, ιδιότητες των αερίων ως προς τη μοριακή τους σύνθεση και δραστηριότητα. Ενώ ο Ισαάκ Νεύτων θεωρούσε ότι η πίεση ενός αερίου οφείλεται στη στατική άπωση μεταξύ των μορίων, η κινητική θεωρία υποστηρίζει ότι η πίεση είναι το αποτέλεσμα των συγκρούσεων μεταξύ των μορίων.
Η κινητική θεωρία κάνει μια σειρά από υποθέσεις για τα αέρια. Πρώτον, ένα αέριο αποτελείται από πολύ μικρά σωματίδια, το καθένα με μη μηδενική μάζα, που κινούνται συνεχώς με τυχαίο τρόπο. Ο αριθμός των μορίων σε ένα δείγμα αερίου πρέπει να είναι αρκετά μεγάλος για στατιστική σύγκριση.
Η κινητική θεωρία υποθέτει ότι τα μόρια αερίου είναι τέλεια σφαιρικά και ελαστικά και ότι οι συγκρούσεις τους με τα τοιχώματα του δοχείου τους είναι επίσης ελαστικές, που σημαίνει ότι δεν έχουν ως αποτέλεσμα καμία αλλαγή στην ταχύτητα. Ο συνολικός όγκος των μορίων αερίου είναι αμελητέος σε σύγκριση με τον συνολικό όγκο του δοχείου τους, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχει άφθονο διάστημα μεταξύ των μορίων. Επιπλέον, ο χρόνος κατά τη διάρκεια της σύγκρουσης ενός μορίου αερίου με το τοίχωμα του δοχείου είναι αμελητέος σε σχέση με το χρόνο μεταξύ των συγκρούσεων με άλλα μόρια. Η θεωρία βασίζεται περαιτέρω στην υπόθεση ότι οποιαδήποτε σχετικιστική ή κβαντομηχανική επίδραση είναι αμελητέα, και ότι οποιαδήποτε επίδραση των σωματιδίων αερίου μεταξύ τους είναι αμελητέα, με εξαίρεση τη δύναμη που ασκείται από τις συγκρούσεις. Η θερμοκρασία είναι ο μόνος παράγοντας που επηρεάζει τη μέση κινητική ενέργεια, ή ενέργεια λόγω κίνησης, των σωματιδίων του αερίου.
Αυτές οι παραδοχές πρέπει να διατηρηθούν για να λειτουργήσουν οι εξισώσεις της κινητικής θεωρίας. Ένα αέριο που πληροί όλες αυτές τις υποθέσεις είναι μια απλοποιημένη θεωρητική οντότητα που είναι γνωστή ως ιδανικό αέριο. Τα πραγματικά αέρια συνήθως συμπεριφέρονται αρκετά παρόμοια με τα ιδανικά αέρια ώστε οι κινητικές εξισώσεις να είναι χρήσιμες, αλλά το μοντέλο δεν είναι απολύτως ακριβές.
Η κινητική θεωρία ορίζει την πίεση ως τη δύναμη που ασκείται από τα μόρια του αερίου καθώς συγκρούονται με το τοίχωμα του δοχείου. Η πίεση υπολογίζεται ως η δύναμη ανά περιοχή ή P = F/A. Η δύναμη είναι το γινόμενο του αριθμού των μορίων αερίου, N, της μάζας κάθε μορίου, m, και του τετραγώνου της μέσης ταχύτητάς τους, v2rms, όλα διαιρούμενα με το τριπλάσιο του μήκους του δοχείου, 3l. Επομένως, έχουμε την ακόλουθη εξίσωση για τη δύναμη: F = Nmv2rms/3l. Η συντομογραφία, rms, σημαίνει root-mean-square, ένας μέσος όρος της ταχύτητας όλων των σωματιδίων.
Η εξίσωση για την πίεση είναι P = Nmv2rms/3Al. Εφόσον το εμβαδόν πολλαπλασιαζόμενο με το μήκος είναι ίσο με τον όγκο, V, αυτή η εξίσωση μπορεί να απλοποιηθεί ως P = Nmv2rms/3V. Το γινόμενο πίεσης και όγκου, PV, ισούται με τα δύο τρίτα της συνολικής κινητικής ενέργειας ή K, επιτρέποντας την εξαγωγή μακροσκοπικών ιδιοτήτων από μια μικροσκοπική.
Ένα σημαντικό μέρος της κινητικής θεωρίας είναι ότι η κινητική ενέργεια ποικίλλει σε ευθεία αναλογία με την απόλυτη θερμοκρασία ενός αερίου. Η κινητική ενέργεια ισούται με το γινόμενο της απόλυτης θερμοκρασίας, T, και της σταθεράς Boltzman, kB, πολλαπλασιαζόμενο επί 3/2. K = 3TkB/2. Επομένως, κάθε φορά που αυξάνεται η θερμοκρασία, αυξάνεται η κινητική ενέργεια και κανένας άλλος παράγοντας δεν έχει επίδραση στην κινητική ενέργεια.