Классическая теория теплоёмкости перестаёт работать при низких температурах, потому что в ней не учитывается строение тела, а именно различие внутренней структуры разных веществ и природа степеней свободы составляющих эти тела частиц. 5

В частности, в классической теории не принимается во внимание, что при понижении температуры некоторые степени свободы становятся малоэффективными и совсем выпадают из процесса теплоёмкости («замораживаются»). 5

Для объяснения поведения теплоёмкости твёрдых тел при низких температурах была разработана квантовая теория, например, модель Дебая, в которой кристаллическая решётка рассматривается как связанная система взаимодействующих атомов. 2 В этой модели основной вклад в теплоёмкость вносят колебания низких частот, которым соответствуют малые кванты энергии. 2 Практически только такие колебания и возбуждены при низких температурах. 2