Двухатомные газы требуют иного подхода к расчёту внутренней энергии, потому что в них нужно учитывать не только поступательное движение молекул, но и их вращательное движение, а в некоторых случаях и энергию колебаний атомов в молекуле относительно друг друга. 35

Это связано с тем, что у двухатомных молекул больше степеней свободы, чем у одноатомных: каждый атом может двигаться в трёх направлениях, но есть ещё одна связь между атомами, в направлении которой молекула может двигаться только как одно целое. 1

Кроме того, вклад различных видов энергии в полную внутреннюю энергию двухатомного газа отличается при разных температурах. 5