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Nicht eingeschlossen ist die kinetische Energie infolge einer Bewegung des ganzen Systems, etwa gemeinsam mit der Erde um die Sonne. Die Innere Energie ist also nur die Energie „im“ System.

In der Thermodynamik nennt man die Gesamtenergie eines Systems – die Summe der kinetischen und potenziellen Energie seiner Moleküle – seine Innere Energie U. Die Größe ΔU ist dann die Änderung dieser Inneren Energie, wenn ein System vom Anfangszustand Amit der Inneren Energie U_A in einen Endzustand Emit der Inneren Energie U_E überführt wird:

[2.1]

In der Thermodynamik schreiben wir allgemein ΔX = X_E – X_A, wenn X eine Eigenschaft (eine „Zustandsfunktion“) des Systems ist.

Die Innere Energie ist eine Zustandsfunktion in dem Sinn, dass ihr Wert nur vom momentanen Zustand des Systems abhängt und nicht davon, wie das System in diesen Zustand gelangt ist. Eine Änderung einer der Zustandsgrößen (zum Beispiel des Drucks) bewirkt eine Änderung der Inneren Energie. Dass sie eine Zustandsfunktion ist, hat wichtige Konsequenzen, wie wir in Abschnitt 2.3.1 sehen werden.

Die Innere Energie ist eine extensive Eigenschaft (siehe Abschnitt G.3) und wird in Joule (1 J = 1 kg m^–2 s^–2, siehe Abschnitt G.4) gemessen. Die molare Innere Energie U_m ist die Innere Energie eines Systems dividiert durch die Stoffmenge im System, U_m = U/n. Sie ist eine intensive Größe und wird in der Regel in Kilojoule pro Mol (kJ mol^–1) angegeben.