对于静止的封闭系统：

实验表明：（Q+W）₁＝（Q+W）₂＝（Q+W）₃ 

即(Q+W)与途径无关，对应着一个状态函数的改变值。定义热力学能U：

对微小变化： 

此式为热力学第一定律的数学表达式。

热力学能的微观含义：   

热力学能U的基本特征：（1）是状态函数；（2）绝对值无法确定；容量性质。