本文基于单个双原子分子基态的振动光谱、振转光谱以及离解能等微观结构信息,通过量子统计系综理论将单个微观粒子的运动同其宏观气体系统的热力学量联系起来,建立了联系微观性质和宏观实验现象的桥梁,研究了部分双原子分子基态微观结构对其宏观气体热力学性质的影响。工作分为以下三个部分:第一部分描述了基于分子完全振动能级和乘积近似模型获得气体宏观热力学量的理论方法。以NO分子为例,采用变分代数法（Variational Algebraic Method—VAM）得到其电子基态的完全振动能级来表征振动行为的贡献,同时结合Müller-Mc Dowell渐进展开式的转动贡献,再基于经典的热力学与统计物理公式,计算获得了NO分子宏观气体的热力学量,得到了较好的计算结果。第二部分建立了基于分子完全振转能级获得宏观气体热力学量的理论模型。借助某基态双原子分子精确的实验振动能级子集合,用变分代数方法得到能表征完全振动物理行为的振动光谱常数,联合实验转动光谱常数使用Rydberg-Klein-Rees（RKR）方法可构造该体系的全程势能曲线,通过对势能曲线求解薛定谔方程获取完全振转能级,最后借助量子统计系综理论计算宏观气体的配分函数和摩尔热容。将该方法应用于HBr和HCl气体得到的配分函数和热容在300~6000K温度区间均比其他方法的结果更接近实验值。第三部分是将建立的分子微观性质和宏观热力学量之间的物理关系作为标准判据之一,对基于从头算方法获得的势能曲线进行精度判定和可靠性验证。基于从头算方法,通过收敛性研究获得了H2及其部分同位素分子的非相对论势能曲线。通过引入多重独立来源数据（振动能级、转动能级、摩尔热容）对利用不同方法和不同基组计算获得的HD、H2、D2分子势能曲线进行比较分析。发现QCISD/cc-p V6Z对应的势能曲线不仅具有收敛性,而且求解的能级与实验振动能级的整体误差与其他方法基组相比也是最小的。基于此,计算得到了DT、HT、T2分子QCISD/cc-p V6Z的势能曲线及其对应的振转能级。本文由六章构成:第一章是引言,包括研究意义、研究现状和研究内容;第二章是理论与方法,介绍了双原子分子微观结构的相关理论,研究分子光谱的变分代数法,分别基于分子振动能级和振转能级获得宏观气体热力学性质的理论方法;第三章是将基于分子振动能级获得宏观热力学性质的方法应用于NO气体;第四章是将基于完全振转能级获得热容的方法应用于HBr和HCl中;第五章将本文的方法作为标准判据评价了从头算方法获得的势能曲线,并得出了含氚分子的振转能级;第六章是结论。