Число степеней свободы тела называется наименьшее число независимых координат, которые необходимо задать для того чтобы полностью определить положение тела в пространстве.
Материальная точка, свободно движущаяся в пространстве, имеет три координаты (x,y,z) Одноатомную молекулу можно рассматривать как материальную точку и такая молекула имеет только три ст. св. поступательного движения. Двухатомную молекулу можно представить как гантель с невесомой ручкой, такая молекула имеет ещё 2 степени свободы (вращательное движение).
Таблица 1 – Степени свободы молекул газов
| Поступательное движение | Вращательное движение | Всего | |
| Одноатомный газ | - | ||
| Двухатомный газ | |||
| Трехатомный Многоатомный газ |
На каждую степень свободы молекулы в среднем приходится одинаковая кинетическая энергия, равная 
. Средняя кинетическая энергия молекулы имеющей 
степеней свободы равна 
При колебательном движении учитывается две степени свободы с учётом потенциальной и кинетической энергии. Колебательные степени свободы учитываются только при T > 1000 K.
Внутренняя энергия состоит:
• Кинетическая энергия теплового, поступательного и вращательного движения молекул
• Кинетической и потенциальной энергии колебания атомов в молекулах
• Потенциальная энергия, обусловленная межмолекулярным взаимодействием
• Энергия электронных оболочек
• Энергия ядра
Внутренняя энергия – функция состояния. Изменение внутренней энергии идеального газа не зависит от процесса, по какому происходит это изменение. Изменение внутренней энергии равно разности внутренней энергии в конечном состоянии и начальном состоянии.
Если пройдя круговой процесс, мы вернем систему в первоначальное состояние, то изменение внутренней энергии равно 0. Поэтому внутренняя энергия является однозначной функцией состояния. Изменить состояние термодинамической системы, т.е. изменить внутреннюю энергию можно двумя способами: совершением работы или передачей теплоты.
Молекулы воздуха всегда находятся в поле тяготения Земли, если бы не было хаотического теплового движения, то они упали бы на Землю, а если бы не было тяготения – атмосфера бы рассеялась в космос. Найдём закон изменения давления идеального газа в зависимости от высоты в однородном поле тяготения (
).
Давление убывает с ростом высоты: p 
Распределение Больцмана - это распределение концентрации молекул в зависимости от высоты.
– распределение концентрации молекул в поле силы тяжести Земли.
– потенциальная энергия одной молекулы в поле тяжести.
Больцман доказал, что эта формула справедлива в случае потенциального силового поля любой природы для совокупности любых одинаковых частиц, находящихся в состоянии хаотического движения.
