Молекула состоит из атомов, атом содержит ядро и электроны оболочки, ядро состоит из нуклонов и мезонов, нуклоны и мезоны – из кварков. Эти структурные элементы обладают внутренними степенями свободы. Обычно энергия связи 
структурных элементов молекулы велика по сравнению с тепловой энергией 
, поэтому при комнатной температуре внутренние степени свободы не активизируются и не проявляются – «вымерзают».
При понижении температуры газа, состоящего из молекул, «вымерзают» колебательные движения молекул, вызванные упругими связями, и для многоатомной молекулы с 
в трехмерном пространстве 
.
При дальнейшем понижении температуры «вымерзают» вращательные движения и 
.
При 
«вымерзают» и поступательные движения, теплоемкость стремится к нулю согласно третьему началу термодинамики, поэтому 
.
