内能(internal energy) 从微观的角度来看，是分子无规运动能量总和的统计平均值。在没有外场的情形下分子无规运动的能量包括分子的动能、分子间相互作用势能以及分子内部运动的能量。物体的内能不包括这个物体整体运动时的动能和它在重力场中的势能。
原则上讲，物体的内能应该包括其中所有微观粒子的动能、势能、化学能、电离能和原子核内部的核能等能量的总和，但在一般热力学状态的变化过程中，物质的分子结构、原子结构和核结构不发生变化，所以可不考虑这些能量的改变。但当在热力学研究中涉及化学反应时，需要把化学能包括到内能中。
1、热力学能，过去长期叫内能，符号U，是系统内各种形式能量的总和，例如系统中分子的动能(分子运动包括平动、转动和振动三种形式)、分子内电子运动的能量、原子核内的能量分子间作用能等等，难以胜数，随认识的深化不断发现新的能量形式，但有一点是肯定无疑的，任何系统在一定状态下内能是一定的，因而热力学能是状态函数。热力学能的绝对值难以确定，也无确定的必要，我们关心的是热力学能的变化，只要终态始态一定，热力学的变化量U是一定的。
2、公式原理：设想向一个系统供热，系统的温度就要上升，这表明，系统的内能增加了， 其增加的量当然就等于系统吸收的热量:△U=Q;在设想对一个系统做功，系统的内能也增加了，其增加量当然就等于环境向他做的功:△U=W;若即向系统做功， 又向系统供热，系统内能的增加量等于环境向他做的功，系统内能的增加就等于吸收的热量与环境向系统做功的总和:△U=Q+W。
3、系统与环境的能量交换的方向可以倒过来，系统放热、系统向环境做功或者系统即向环境放热又向环境做功或者，系统向环境放热的同时环境向系统做功，或环境向系统供热的同时系统向环境做功呢?这个关系时都同样成立。总之，这个关系式概括了一个客观事实:能量及不可能无缘无故地产生，也不会无缘无故地消失，只会从一种形式转变为另一种形式， 这就是热力学第一定律。
