Термодинамическая вероятность

Термодинами́ческая вероя́тность (статистический вес), число способов ${\displaystyle W}$, которыми можно реализовать данное макроскопическое состояние физической системы. Поскольку ${\displaystyle W>1}$, термодинамическая вероятность не является вероятностью в обычном смысле. Термодинамическая вероятность связана с энтропией соотношением Больцмана: ${\displaystyle S=k\ln W}$ (${\displaystyle k}$ – постоянная Больцмана). В случае идеальных газов термодинамическая вероятность легко вычисляется. Величина энтропии и, следовательно, термодинамическая вероятность зависят от типа статистики, которой подчиняются частицы (статистика Больцмана, статистика Бозе – Эйнштейна, статистика Ферми – Дирака).

Для реальных систем термодинамическую вероятность можно оценить по величине статистической суммы ${\displaystyle Z}$; например, для канонического распределения Гиббса ${\displaystyle S=-(\partial F/\partial T)_{V,N}}$, где ${\displaystyle F}$ – энергия Гельмгольца, ${\displaystyle V}$ – объём системы, содержащей ${\displaystyle N}$ частиц. Когда число ${\displaystyle N}$ велико, термодинамическая вероятность становится очень большой; в термодинамическом пределе (энергия ${\displaystyle \varepsilon \rightarrow \infty ,N\rightarrow \infty ,\varepsilon /N\rightarrow {\text{const}})}$ термодинамическая вероятность экспоненциально растёт с увеличением ${\displaystyle N}$.