È importante sottolineare che il calore è un concetto di massa (meccanico statistico) mentre la forza di legame è in gran parte meccanica quantistica. Se non sbaglio, il calore / temperatura può essere definito utilizzando immagini come molecole che colpiscono i bordi di un contenitore, o forse da relazioni energia / entropia che coinvolgono il numero di molecole di Avagadro.
Per la tua domanda, questo significa che data un'energia termica abbastanza grande, altre molecole di $ \ ce {O2} $ probabilmente entreranno in collisione con una $ \ ce {O_2} $ molecola in questione, portando così la loro energia cinetica nucleare a sopportare, e forse causando una dissociazione.
Non credo che una molecola isolata di $ \ ce {O_2} $ (o qualsiasi altra cosa per quella materia) si rompa spontaneamente a causa del calore, perché qui il calore non è un concetto di meccanica quantistica ben definito , poiché è mediato da molti atomi in movimento.