In der molekularen Statistik haben wir es mit makroskopischen Systemen zu tun, die aus sehr vielen Mikroteilchen, den Molekülen, Atomen oder noch elementareren Teilchen bestehen. Die Eigenschaften eines solchen Systems, wie z. B. Druck, innere Energie, Entropie, sowie alle Materialeigenschaften der Materie sind das Ergebnis des Mittelwertes von vielen mikroskopischen Zuständen. Die Temperatur, eine zentrale Eigenschaft aller Materie, ist ihrer Natur nach eine statistisch-thermodynamische Größe. Diese mikroskopischen Zustände der Materie werden als Zufallsgrößen behandelt, d. h., ihr Auftreten kann nicht exakt vorausgesagt werden, aber es kann die Wahrscheinlichkeit dieses Auftretens angegeben werden und zwar umso genauer, je größer die Zahl der Mikroteilchen ist.