熱力學系統內各種形式的能量總和，所以也稱為內能。它包括組成系統的各種粒子（如分子，原子，電子，原子核等）的動能（如分子的平動能、振動能、轉動能等）以及粒子間相互作用的勢能（如分子的吸引能、排斥能，化學鍵能等）。
是熱力學系統內各種形式的能量總和。熱力學能用符號U表示，單位為J或kJ。
熱力學能的大小與系統的溫度、體積、壓力以及
物質的量有關，溫度反映系統中各粒子運動的激烈程度，溫度越高，粒子運動越激烈，系統的能量就越高。體積（或壓力）反映粒子間的相互距離，因而反映了粒子間的相互作用勢能。物質與能量兩者是不可分割的，所以系統中所含物質的量越多，系統的能量就越高。可見，熱力學能是溫度、體積（或壓力）及物質的量的函數，因而是
狀態函數。
雖然熱力學能是系統的狀態性質，但其絕對值無法得知，只能利用熱力學方法求出始終態熱力學能的改變值，而這正是解決熱力學實際問題的基本方法。
