Mekanika statistika
Masalah mendasar Termodinamika Statistik adalah untuk menghitung sejumlah distribusi energi yang diberikan " E" dari" N" pada sistem yang identik. Tujuan Termodinamika Statistik adalah untuk memahami dan menginterpretasikan sifat makroskopik yang terukur berdasarkan sifat-sifat partikel penyusunnya dan interaksi antar partikel penyusun tersebut. Hal ini dilakukan dengan menghubungkan fungsi termodinamika dengan persamaan mekanika kuantum. Dua besaran utama yang digunakan dalam termodinamika statistik adalah Faktor Boltzmann dan Fungsi Partisi.
Filsafat fisika
Termodinamika adalah cabang dari fisika yang mempelajari energi dan kerja pada (dari) suatu sistem. Sementara mekanika statistika mempelajari "sifat" atau karakteristik rata-rata dari suatu sistem menggunakan teori probabilitas. Termodinamika mempunyai hubungan langsung terhadap mekanika statistika karena mekanika statistika memberikan gambaran akan pergerakan materi atau partikel dalam sistem akibat energi dan kerja yang diberikan atau diambil. Termodinamika dan mekanika statistika erat kaitannya dengan entropi atau derajat kekacauan dari suatu sistem. Entropi memberikan intrepertasi matematis dari "keteraturan" di alam semesta. Selain itu mekanika statistika memberikan pandangan dalam tidak simetrisnya waktu dari suatu proses fisis (Irreversibilitas).