Bir maddenin taneciklerinin sahip olduğu tüm enerjilerinin toplamına iç enerji denir. Dolayısıyla sıcaklık ve kütle değişimi ve maddenin cinsi iç enerjiyi de değiştirir. Bir sistemin iç enerjisi tek başına ölçülemez. Ancak sistemin iki durumu karşılaştırıldığında iç enerjileri arasındaki fark ölçülebilir. Bir maddenin iç enerjisindeki değişim miktarı, o maddenin aldığı ya da verdiği ısı enerjisi kadardır. Şimdi gelin konunun detaylarına biraz daha yakından bakalım.
İç enerji, bir maddenin; taneciklerinin öteleme, dönme, titreşim gibi hareketlerinden kaynaklanan kinetik enerji ile fiziksel ya da kimyasal bağları veya nükleonları bir arada tutan kuvvet gibi etkileşimlerinin enerjilerinin toplamını ifade eden kavramdır. U harfi ile sembolize edilir. İç enerjiyi doğrudan ölçmek mümkün değildir. Ancak iç enerjideki değişim ölçülebilmektedir. Bu, iç enerjinin sınırlarından ortalama olarak aktarılan ışık enerjisinin, termal enerjinin ya da benzer enerjilerin ölçülmesi ile sağlanmaktadır.
İç enerji, maddenin üç özelliğine bağlıdır:
Sıcaklığı yüksek bir sistemin iç enerjisi aynı cins ve aynı miktarda madde olan daha düşük sıcaklıktaki bir sistemden fazla olacaktır.
Yunanca "Isı" anlamına gelen "Termo" ile"Güç" anlamında olan "Dinamik" terimlerinin birleşmesinden oluşan "Termodinamik" ısı, iş ve enerjinin bir sistem üzerindeki etkilerini inceleyen bir bilim dalıdır.
İç enerji, sabit hacim altında yürüyen olaylardaki ısı alış verişlerini gösteren bir fonksiyondur. Sistemin sahip olduğu toplam enerji "iç enerji" olarak adlandırılır ve U ile gösterilir. Diğer bir deyişle bir maddenin; taneciklerinin öteleme, dönme, titreşim gibi hareketlerinden kaynaklanan kinetik enerji ile fiziksel ya da kimyasal bağları veya nükleonları bir arada tutan kuvvet gibi etkileşimlerinin enerjilerinin toplamını ifade eden kavramdır.
Bir maddenin iç enerjisinin değişimi ısı alışverişi olmadan da değiştirilebilir. Örneğin bir piston içine gaz konulup sıkıştırıldığında tanecikler daha hızlı hareket ederek aralarındaki çarpışma sayısı artar ve madde ısınır. Böylece gaz maddeye ısı verilmediği hâlde enerjisi artmış olur. Bunun tersi de mümkündür.
İçinde sıkıştırılmış hâlde gaz bulunan piston serbest bırakılıp gaz genişletilirse, gazın iç enerjisi azalır ve soğur. Bahsettiğimiz bu iki durumdan ilkinde sıkıştırılarak gaz madde üzerinde iş yapılmış, ikincisinde ise gaz madde pistonu iterek, gaz maddenin kendisi iş yapmıştır.
İç enerjinin maddenin kütle, sıcaklık ve cinsine bağlı olduğunu söylemiştik. Kütle azaldıkça maddenin enerjisi azalacaktır. Farklı madde cinsleri, farklı iç enerji değerlerine sahip olmaktadır.
İç enerjideki değişim sisteme verilen ısı ve yapılan işin toplamına eşittir. Eğer sisteme ısı verilmiş ya da sistem üzerine iş yapılmışsa iç enerji artar. Eğer sistem dışarıya ısı vermiş ya da sistem iş yapmışsa iç enerji azalır.
Kütle artarsa iç enerji de artmış olur.
