Учёт состояния термодинамического равновесия важен при изучении молекулярных процессов, потому что он позволяет объяснить усреднённую картину дальнейшего движения частиц системы. 1 Термодинамические параметры в таком состоянии имеют свойства средних значений физических величин, которые описывают поведение отдельных элементов. 1

Кроме того, учёт состояния термодинамического равновесия помогает точно определить внутреннюю энергию системы. 1 В состоянии теплового равновесия хаотичное движение частиц системы таково, что в любой период времени полная энергия вещества с максимальной точностью равна внутренней энергии. 1

Также учёт состояния термодинамического равновесия позволяет использовать закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы. 3 Для системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, на каждую поступательную и вращательную степень свободы приходится в среднем кинетическая энергия, равная kT/2, а на каждую колебательную степень свободы — в среднем энергия, равная kT. 3