تعتبر الطاقة الداخلية مفهوم أساسي في مجال الديناميكا الحرارية وفيزياء الحالة الصلبة، وهي تمثل مجموع كل الأشكال الفرعية للطاقة داخل نظام معين بما في ذلك طاقة الوضع وطاقة الحركة وطاقة الشعاع الكهرومغناطيسي وغيرها الكثير. هذه العملية تتطلب بعض المعرفة الرياضية وقد تبدو معقدة ولكن بمجرد فهم أساسياتها تصبح بسيطة ومباشرة.

في البداية، يجب تعريف النظام بشكل واضح؛ سواء كان هذا النظام عبارة عن غاز محصور ضمن وعاء أو جسم صلب تحت ضغط خارجي. بعد ذلك، نحتاج إلى تحديد مقدار الطاقات المختلفة التي يشملها النظام. يمكن القيام بذلك باستخدام قوانين الديناميكا الحرارية الثلاث الأساسية والتي تعتمد عادةً على الظروف الأوليّة للنظام مثل درجة حرارته وكميته وحركيته.

لنحسب مثلاً الطاقة الداخلية لغاز مثالي يحتوي على n مولات عند الضغط p والحجم V ودرجة حرارة T. هنا، يمكن استخدام العلاقة التالية مباشرة: U=nC(p/T) ، حيث C هو سعة الحرارة النوعية لجزيئات الغاز.

ومع تقدم الدراسات العلمية وتطور التقنيات الحديثة، أصبح بإمكاننا قياس قيم كثيرة غير مباشر من خلال دراسة تغيرات أخرى ذات علاقة كالاحترار الحراري والتوسّعات والانكماشات وما شابه ذلك. لذلك فإن القدرة على تقدير ومعرفة كيفية تغيير الطاقة الداخلية لدىSystems مختلفة تعد أمراً حيويّاً لأجل تطوير فهم عميق لهذه العمليات الطبيعية والمعملية أيضًا.

من الجدير بالذكر أنه بالإضافة لتطبيقاتها النظرية الواسعة النطاق، تمتلك مفاهيم الطاقة الداخلية أهميتها التطبيقية الواضحة خاصّة فيما يتعلق بحفظ واستخدام الوقود الأحفوري والمواد المتفاعلة الأخرى بطريقة فعالة وصديقة للبيئة قدر المستطاع. إن دمج الاعتبارات البيئية أثناء التعامل مع المفاهيم الفيزيائية يضمن لنا مستقبل أكثر استدامة وأمانا لكل البشرية جمعاء.