Идеальный газ - газ, взаимодействие между частицами которого настолько слабо, что им можно пренебречь.
Применив к молекулам газа формулу распределения Гиббса, можем утверждать, что вероятность молекуле находиться в -м состоянии, а потому и среднее число молекул в этом состоянии, пропорциональны :
где - постоянная определяемая условием нормировки:
Распределение идеального газа, по различным состояниям, определяемое формулой (37.2) называется распределением Больцмана.
Применим формулу (31.3)
для вычисления свободной энергии идеального газа, подчиняющегося статистике Больцмана.
Подставляя это выражение в (41.1), получаем
Поскольку - очень большое число, то для можно воспользоваться формулой (40.3). В результате получим следующую формулу
Термодинамический потенциал
Энтропия определяется как
Энергия равна