影响内能的因素有温度、物体内部分子的多少、种类、结构、状态等。

做功和传热能改变热力学内能。

外界对物体做功，或者物体从外界吸收热量，物体的内能增加；反之，物体对外界做功，或者物体向外界放出热量，物体的内能减少。常见的对物体做功的四种方法：①压缩体积，物体的内能增加，如打气筒打气；②摩擦生热，物体的内能增加，例钻木取火；③锻打物体，物体内能增加，如发令枪响；④拧弯物体，物体的内能增加，如来回多次拧弯金属丝。

做功和传热

具体改变途径如图1所示

不同形式的能量（如内能和机械能、化学能和内能）之间可以相互转化。

2100433B

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。

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"_blank" href="/item/热力学第一定律">热力学第一定律，因而下式被称为热力学第一表达式:

以上分析表明，热力学定律是对客观事实进行概括得出的结论。

例如:在298.15K 下按方程式

发生1mol 反应，是无法计算热量的，因为没有给定从始态(反应物)到终态(生成物)两个状态的温度、体积和压力等状态函数。如果给定终态温度仍为298.15K，即发生等温过程，还不能回答，要看系统的体积或压力是否改变。如果再给定始态和终态 系统的体积不变，即反应在一个刚性器壁的容器里进行，即发生等温等容过程， 我们才能进行实际测定和理论计算。

可以通过实验来测定反应热效应。测定等温等容反应热效应使用的实验仪器叫做“燃烧弹”(又叫氧弹,因燃烧通常指物质与氧反应)。燃烧弹是一个封闭系统，当用电热丝触发反应发生(电热丝共给的能量因相比与反应发生放出 的能量变化太小，可忽略不计)，系统的温度迅速升高，设燃烧弹具有刚性壁，容积一定，系统与环境之间没有发生功交换，若系统温度恢复到298.15K，在等温等容下化学反应的内能变化就完全以热的形式传递给环境。于是可得到:

式中Q的下标“V”是表明这种热效应是在系统发生等容过程是测定的,这种热效应称为等容热效应。这个式子表明:当化学反应在等温等容下发生，系统与环境没有功交换(包括膨胀功和有用功)，反应热效应等于反应前后系统的热力学能(内能)的变化量。

经测定，发生上述1mol 反应，

符号

热力学自由能（英语：Thermodynamic free energy）是指一个热力学系统的能量中可以用来对外做功的部分，是热力学态函数。自由能可以作为一个热力学过程能否自发进行的判据。

对限定条件不同的热力学过程，热力学自由能有不同表达形式。最常见的有吉布斯自由能G和亥姆霍兹自由能A（或F）。等温等容过程用亥姆霍兹自由能A = U - TS作为自发性判据；等温等压过程用吉布斯自由能G = H - TS作为判据，式中H为焓。两者间存在G = A pV（p，压强；V，体积）关系。

热力学自由能亥姆霍兹自由能

主条目：亥姆霍兹自由能

系统经历等温、等体积的热力学过程，可以用亥姆霍兹自由能作为自发性判据。亥姆霍兹自由能定义如下：

对于一个系统的等温、等体积的热力学过程：

其中，U是系统的内能，T是温度，S是熵。

亥姆霍兹自由能的变化量等于一个系统在等温条件下能做的最大的功。即:

热力学自由能吉布斯自由能

主条目：吉布斯自由能

对于等温、等压的热力学过程，用吉布斯自由能作为该过程自发性的判据。由于化学实验经常在等压条件下完成，因此在化学领域中吉布斯自由能更常用。吉布斯自由能定义如下：

对于一个系统的等温、等压以及无非体积功的热力学过程：

对于体系有非体积功{\displaystyle \omega _{ ext{add}}}的等温、等压的热力学过程，吉布斯自由能的变化等于系统能做的最大非体积功。即:

上式在处理电功等非体积功问题中扮演了重要角色，例如燃料电池以及电化学电池的设计。

单位质量物质的热力学能。