物理内能的公式是：ΔU＝W＋Q，其中ΔU为内能的变化量，W为外界对系统的做功量，Q为系统（从外界）的吸热量，该式称为热力学第一定律的常用表达式。

内能的概念建立在焦耳等人大量精密的热功当量实验的基础之上。能量和内能概念的建立标志着能量转化与守恒定律（即热力学第一定律）的真正确立。