W zderzeniu niesprężystym część energii kinetycznej zamieniana jest na wewnętrzne wzbudzenia zderzających się cząsteczek, ale nie zmienia się suma ich pędów i tym samym energia kinetyczna ruchu ich środka masy nie zmienia się w wyniku tych wzbudzeń. Najkorzystniejsza, z punktu widzenia zerwania wiązania, jest sytuacja, która odpowiada zderzeniu centralnemu, gdy przed zderzeniem cząsteczki zbliżają się do siebie z takimi samymi prędkościami. Cała energia kinetyczna ruchu przed zderzeniem może być wówczas zamieniona na wzbudzenia wewnętrzne. Minimalna prędkość spełnia więc warunek:

a stąd

Średnia energia kinetyczna ruchu postępowego cząsteczek gazu w temperaturze wynosi Otrzymanej prędkości odpowiada więc temperatura:

Ze względu na szeroki rozkład prędkości cząsteczek opisana tu termiczna dysocjacja cząsteczek pojawia się w znacznie niższych temperaturach. Dodatkowo, dysocjacja może nastąpić po kilku zderzeniach, gdy w każdym z nich wzbudzane są coraz wyższe stany oscylacyjne cząsteczki.