La cuestión del movimiento molecular en respuesta al "calor" se responde con la mecánica estadística. Si se tiene una sola molécula a una temperatura T, todo lo que significa es que la probabilidad de cualquier estado de la molécula con energía E es tan probable como $e^{-E\over T}$ .
Para que el núcleo se mueva, debe cambiar su estado energético en una cantidad discreta, y la brecha entre el estado energético más bajo y cualquiera de los estados excitados es de miles de eV. En unidades de temperatura, esto es millones de grados. Así que el núcleo tendrá una probabilidad insignificante de excitarse a temperaturas normales.
Los electrones se excitan en el rango de energía de .1-1eV, que es de unos 300-30000 grados. Así que, de nuevo, no obtendrás excitaciones electrónicas significativas.
Las energías de rotación o flexión de la molécula pueden empezar a excitarse a temperaturas relativamente pequeñas, si la molécula es grande, tan fácil de doblar y rotar lentamente. Pero lo significativo es el movimiento del centro de masa. Los niveles de energía del movimiento dependen del tamaño de la caja, y si la caja es arbitrariamente grande, estos niveles tienen energías que son arbitrariamente pequeñas. Así que la molécula, a bajas temperaturas, empezará a moverse primero, antes de girar o deformarse, o de hacer algo electrónico o nuclear.
La noción de conjunto térmico para una sola molécula está bien definida estadísticamente, siempre y cuando se pregunte por las propiedades medias a lo largo de muchos ensayos, en lugar de ensayos individuales.
