Внутрішня енергія U термодинамічної системи є сума:
а) кінетичної енергії хаотичного теплового руху частинок системи (молекул, атомів, іонів, вільних електронів і т. п. ),
б) потенційної енергії взаємодії цих частинок,
в) енергії взаємодії атомів чи іонів у молекулі,
г) енергії атомів та іонів,
д) енергії ядер,
е) енергії електромагнітного випромінювання.
Внутрішня енергія є однозначною функцією стану системи: її приріст DU при переході зі стану І в стан ІІ не залежить від виду процесу і дорівнює DU = U2 - U1. У випадку кругового процесу повна зміна внутрішньої енергії системи дорівнює нулю.
В елементарній термодинаміці ідеального газу внутрішня енергія включає лише кінетичну енергію хаотичного теплового руху частинок системи.
