Формула Больцмана важна для понимания второго начала термодинамики, потому что она устанавливает связь между энтропией и вероятностью того или иного состояния системы. 4

Из формулы Больцмана следует, что если термодинамическая система предоставлена самой себе, то она движется в направлении состояния равновесия, следовательно, её энтропия должна увеличиваться. 1 Это один из вариантов формулировки второго начала термодинамики, которое указывает направление процессов в природе. 1

Кроме того, формула Больцмана даёт основание рассматривать второе начало термодинамики как статистический закон. 2 Тем самым создаётся принципиально новое понимание второго начала и природы необратимости. 2

Также принцип Больцмана помогает понять причину роста энтропии в необратимых процессах. 1 Например, если перегородка между двумя объёмами газа мгновенно убрана, перед каждой частицей возникает возможность занять новые состояния в новом объёме. 1 Вероятность того, что частицы вновь соберутся в старом объёме, ничтожно мала. 1 Так, при необратимых процессах эволюция идёт в сторону освоения новых незанятых состояний, то есть в сторону увеличения энтропии. 1