Abbiamo capito dunque che un qualsiasi sistema, per il solo fatto di essere costituito da particelle, possiede un patrimonio di energia.

L’insieme delle diverse forme di energia possedute dalle particelle di un determinato sistema costituisce il suo patrimonio di energia interna.

Poiché l’ammontare dell’energia interna di un sistema dipende oltre che dal tipo di particelle che lo costituiscono anche dal loro numero, l’energia interna, così come già visto per le singole forme di energia, è una grandezza estensiva (figura ►7). 

La termodinamica, cioè quella branca della scienza che si occupa della relazione tra energia e trasformazioni della materia, ha stabilito che l’energia interna è una grandezza di stato; questo significa che per ogni sistema, fissate le variabili fisiche che influenzano il suo stato (temperatura e pressione), è definito anche un preciso patrimonio di energia interna.

Se un sistema subisce una trasformazione, cambia il suo stato e quindi anche la sua energia interna. Se però un sistema dopo un ciclo di trasformazioni ha la stessa composizione iniziale e si trova nelle stesse condizioni di temperatura e pressione iniziali, anche il suo patrimonio di energia interna è esattamente uguale a quello che aveva prima delle trasformazioni (figura ►8).

È importante inoltre ricordare che un sistema isolato non può scambiare né massa né energia con l’ambiente e pertanto il suo patrimonio di energia interna non può cambiare. Tuttavia anche in un sistema isolato possono avvenire trasformazioni della materia in seguito alle quali l’energia interna, pur rimanendo costante, si trasforma da una forma all’altra.