，内能的增加会等于增加的热量加上环境对该系统所作的功。若该系统周围的墙不能传递物质与能量，则该系统称之为「孤立系统」，且其内能会维持定值。一系统内给定状态下的内能不能被直接量测。给定状态下的内能可由一已给定其内能参考值之参考状态开始，经过一连串及热力学过程，以达到该给定状态来决定其值。这一连串的操作及过程，理论上可使用该系统的某些外延状态变数来描述，亦即该系统的熵 S、容量 V 及莫耳数 }。内能 是这些变数的函数。有时，该函数还能再附加上其他的外延状态变数，如电偶极矩。就热力学及工程学上的实际用途来看