在常温(T 约273K 左右)常压(P 为 左右)状态下，对气体分子热运动的图景进行描绘，其特征为:
　　
1.气体分子的热运动是分子在惯性支配下的自由运动。
由实验与计算可知，气体分子之间的距离很大，除分子和分子相碰的瞬间(约为 )外，分子力很小而可忽略不计，又因重力作用也可忽略不计，所以气体分子在相继两次碰撞之间的运动可看作是在惯性支配下的自由运动。
　　2.气体分子热运动的平均速率很大，相继两次碰撞之间自由运动的平均路程很小。
气体分子热运动的剧烈程度是很大的，其平均速率 通常在数百米/秒左右，而分子相继两次碰撞之间的自由运动的路程的平均值(平均自由程 )很小，数量级约为 。
3.气体分子相互之间的碰撞极为频繁。
根据计算，一秒钟内一个分子和其他分子碰撞的平均次数约为 (几十亿)次，由于气体分子之间极其频繁地碰撞，其经历的路线是一条迂回曲折的折线，使气体分子的运动速度的大小和方向瞬息万变，杂乱无章，这就是气体分子热运动的不规则性(或称为无序性)。
气体分子的无规则运动和频繁碰撞，是气体产生某些宏观现象的重要原因，如从非平衡态过渡到平衡态。在平衡态时气体有确定的压强，气体分子的速率分布有确定的规律等。

　　取一小球从入口投入，小球在下落的过程中将与一些铁钉碰撞，最后落入某一槽中，再投入另一小球，它下落在哪个狭槽与前者可能完全不同，这说明单个小球下落时与一些铁钉碰撞，最后落入哪个狭槽完全是无法预测的偶然事件(或称为随机事件)。但是如果把大量小球从入口徐徐倒入，实验发现总体上按狭槽的分布有确定的规律性:落入中央狭槽的小球较多，而落入两端狭槽的小球较少，离中央越远的狭槽落入的小球越少，重复几次同样实验，得到的结果都近似相同。上述实验表明，尽管单个小球落入哪个狭槽完全是偶然的(随机的)，但大量的小球按狭槽的分布呈现出确定的规律性。这种大量随机事件的总体所具有的规律性，称为统计规律性。

伽耳顿板实验图

　　气体在平衡态时，分子热运动的统计假设:

　　(1)容器内气体的分子数密度n处处相同。

　　在容器中分别取不同部分的体积元 ，其中的分子数在相同的时间间隔内进行统计平均，其值分别为 则分子数密度为

　　　　　　　　　　　　　　

　　注意，所取各个小体元 宏观上要足够小，微观上要足够大，观测时间 在宏观上要足够小，在微观上也要足够大，以使各个 的统计平均值足够大，其涨落现象可以忽略不计。

　　(2)沿着空间各个方向运动的分子数相等。

　　例如，在正方体积元中，在相同的时间间隔内，朝着直角坐标系的x、－x、y、－y、z和－z轴等各个方向运动的分子数应相等，并且都等于中分子数的1/6,即

　　(3)分子速度在各个方向上的分量的各种统计平均值相等。
　　
　　， 速度是矢量，正反方向的分量值互相抵消，即
同理　         　　
但

由于 ，由上式，得