核スピン異性体
P p a r a = ∑ j = e v e n n j n s n j r e x p ( − E j / k T ) {\displaystyle P_{para}=\sum _{j=even}n_{j}^{ns}n_{j}^{r}exp(-E_{j}/kT)}
室温以上の高温においては、多くの回転状態の総和となるために、回転状態の重率nによる分布比は1となる。また、オルトとパラはエネルギー準位としては交替則になるのでエネルギーの指数関数の項の比も1となる。よって、異なる核スピン異性体間の比は核スピン重率n比と等しくなる。しかし、低温(極低温)において、分子が占有する状態が少なくなると、指数関数の項は1とはならない、つまり低いエネルギー(主に基底状態)に分布が偏り、核スピン重率比とは異なり、基底状態と等しい核スピン異性体の方にかたよる。
水素の例を用いれば、核スピン重率nはそれぞれオルトはI = 1より、n = 3、パラはI = 0より、n = 1となるので、室温以上においてはオルト/パラ比は3となる。しかし、極低温状態においては、基底状態 (J = 0) は回転量子数が偶数で、核スピン異性体としてはパラになるので分布はパラに傾き、オルト/パラ比は減少する。