(U) შინაგან ენერგიად იგულისხმება სისტემის (სხეულის) როგორც სრული ენერგია გარდა როგორც მთლიანის გადატანითი მექანიკურური და გარეშე ძალით გამოწვეული როგორც მთლიანის პოტენციური ენერგიებისა. კერძოდ რა შედის სისტემის შინაგან ენერგიაში? იგი მოიცავს მისი მოლეკულების გადატანითი მოძრაობის კინეტიკურ ენერგიას, მათი ურთიერთქმედებების პოტენციურ ენერგიას, აღძრული რხევების ენერგისა და მოლეკულების ბრუნვის ენერგიას. აქ ჩამოთვლილია სისტემის ენერგიის მხოლოდ ის სახეები, რომლებიც შეიძლება იცვლებოდეს ჩვენს მიერ განხილულ თერმოდინამიკურ პროცესებში. მაგალითად, ატომის ბირთვების აღგზენბის ენერგია უნდა განვიხილოთ იმ შემთხვევაში თუ ვიხილავთ ისეთ ტემპერატურებს, როცა შესაძლებელია ასეთი აღგზნება. სისტემის შინაგანი ენერგია შეიძლება შეიცვალოს სისტემის გაცხელებით ან მასზე მუშაობის შესრულებით ან მასზე მატერიის დამატებით ან გამოკლებით.

სისტემის შინაგანი ენერგიის გაზომვა უშუალოდ შეუძლებელია. რადგან თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობა (მაგალითად აირისა) განისაზღვრება სიდიდეებით m, μ, V, T (წნევა თვითონ განისაზღვრება ამ სიდიდეებით), ამიტომ მათზე უნდა იყოს დამოკიდებული შინაგანი ენერგიაც U. უგულებელვყოთ ჯერჯერობით მოცემული სხეულის მუდმივები m და μ (ქვევით მათაც გავითვალისწინებთ), ჩავწეროთ U=U(V,T). შინაგანი ენერგიის დამოკიდებულება V მოცულობაზე დაკავშირებულია იმასღან, რომ მოცულობის ცვლილებით იცვლება მოლეკულებს შორის მანძილები და შესაბამისად მათი ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია. ეს დამოკიდებულება მნიშვნელოვანია მხოლოდ რეალური აირისთვის. იდეალური აირისთვის შინაგანი ენერგია უნდა იყოს დამოკიდებული მხოლოდ ტემპერატურაზე, ანუ U=U(T), რადგან ტემპერატურა განსაზრვრავს მოლეკულების საშუალო კინეტიკურ ენერგიას.