Для описування теплових процесів є важливим не стільки значення внутрішньої енергії, як її зміна. У ході теплових процесів хімічна енергія, а також внутрішньоатомна і внутрішньоядерна енергії практично не змінюються. Саме тому внутрішня енергія в термодинаміці визначається як сума кінетичних енергій хаотичного (теплового) руху частинок речовини (атомів, молекул, йонів), з яких складається тіло, і потенціальних енергій їх взаємодії.

Внутрішню енергію позначають символом U.

Одиниця внутрішньої енергії в СІ – джоуль: [U] = 1 Дж.

Внутрішню енергію можна змінити двома способами: виконанням роботи і теплообміном.

Процес теплообміну можливий тільки в разі наявності різниці температур. Довільно внутрішня енергія завжди передається від більш нагрітого тіла до менш нагрітого.

Кількість теплоти Q – це фізична величина, що дорівнює енергії, яку тіло одержує (або віддає) в ході теплообміну.

Одиниця кількості теплоти в СІ – джоуль: [Q] = 1 Дж.

У разі відсутності теплообміну з довкіллям, якщо над газом виконується додатна робота, то внутрішня енергія газу збільшується; якщо газ сам виконує роботу, його внутрішня енергія зменшується.

При ізобарному процесі роботу газу можна визначити за формулою A = pΔV, при ізохорному процесі робота газу дорівнює нулю: А = 0.