В термодинамической системе, состоящей из N частиц, невозможно определить число молекул, обладающих в данный момент времени точно заданной скоростью, однако можно определить число молекул, скорости которых лежат в некотором интервале скоростей. Используя представления теории вероятностей, можно ввести в рассмотрение функцию распределения молекул по скоростям, характеризующую относительное число молекул, обладающих скоростью в интервале от V до V+dV:
Математический вид данной функции для газа, находящегося в равновесном состоянии, получен Максвеллом и носит название распределение молекул по скоростямих хаотического движения (распределение Максвелла).
Максимум функции распределения соответствует скорости, которой обладает наибольшее число молекул - эта скорость называется наиболее вероятностной:
