Статистические закономерности – количественные закономерности, устанавливаемые статистическим методом, в котором рассматриваются лишь средние значения величин, характеризующих данную совокупность молекул (рассматривается конкретная молекулярная модель, и к ней применяются математические методы статистики, основанные на теории вероятностей).
Вероятность термодинамическая – число способов, которыми может быть реализовано данное состояние макроскопической физической системы (предел, к которому стремится относительная частота появления некоторого события при достаточно большом, стремящемся к бесконечности числе повторений опыта при неизменных внешних условиях):
w=n/N,
где N – число опытов;
n – число раз получено определенное событие.
Флуктуации – случайные отклонения физических величин от их среднего значения.
Средняя квадратичная скорость молекул ( для газа массой "m" находящегося в состоянии равновесия, при T = const) остаётся постоянной:
или 
,
где Ni – число молекул, обладающих скоростью vi;
N – число всех молекул.
Наиболее вероятная скорость – скорость движения молекул, которая характеризует положение максимума функции распределения Максвелла:
Средняя арифметическая скорость:
Относительная скорость применяется для расчета числа молекул, движущихся со скоростями в интервале от v до v + dv:
u=v/vв.
Закон распределения молекул идеального газа по скоростям в стационарном состоянии (распределение Максвелла):
где dnv – среднее число молекул в единице объема со скоростями в интервале от v до v+dv;
n – число молекул в единице объема.
Функция распределения (доля молекул от их общего числа отнесена к некоторому интервалу скоростей):
или
где dnv/ndv – функция распределения.
Свободные пробеги молекул – прямолинейные участки траектории, проходимые молекулой между двумя последовательными соударениями.
Средняя длина свободного пробега молекулы – среднее расстояние, проходимое молекулой между двумя соударениями:
где Z – число соударений;
<v> – средняя скорость молекулы;
k – постоянная Больцмана;
<d> – диаметр молекулы;
p – давление;
T – абсолютная температура.
Среднее число соударений <z> – число соударений молекул, численно равное отношению средней скорости движения молекул <v> к средней длине свободного пробега:
, или 
Эффективный диаметр молекулы d – минимальное расстояние, на которое сближаются при столкновении центры 2–х молекул.
Эффективное сечение – величина равная
s=pd2.
Барометрическая формула показывает, что давление убывает с высотой тем быстрее, чем тяжелее газ и чем ниже его температура:
Закон распределения молекул газа по высоте в поле сил тяготения (распределение Больцмана):
, 
,
где no – число молекул в единице объема в том месте, где потенциальная энергия молекул равна нулю;
n – число молекул в единице объема в тех точках пространства, где потенциальная энергия молекул равна Wp.
Распределение Максвелла–Больцмана – благодаря этому распределению можно определить долю молекул идеального газа, имеющих скорости в интервале от v до v+dv и обладающих потенциалом c=gh во внешнем силовом поле:
,
где vв – наиболее вероятная скорость, значению которой соответствует максимум кривой Максвелла.
Зависимость плотности газа от высоты:
; 
,
где mo – масса одной молекулы.
