4. cjelina: UNUTARNJA ENERGIJA

- Unutarnja energija (E_u) - ukupna potencijalna i kinetička energija svih čestica tijela:
E_u = E_k + E_p, mjerna jedinica džul (J)

- Toplina (Q) - dio unutarnje energije koji pri toplinskom dodiru prelazi s toplijeg na hladnije tijelo, mjerna jedinica: džul (J) kao i za ostale oblike energije

- Temperatura (t, T) - mjera za stupanj zagrijanosti tijela; razmjerna je prosječnoj kinetičkoj energiji čestica tijela: jedna je od 7 osnovnih fizikalnih veličina; SI mjerna jedinica: kelvin (K);
- Kelvinova ili termodinamička ljestvica (T); apsolutna nula (0 K);
- Celzijeva ljestvica (t), Celzijev stupanj (°C);
- Odnos Celzijeve i Kelvinove ljestvice: ΔT = Δt;
Pretvorba:
T = t + 273 (iz °C u K);
t = T - 273 (iz K u °C)

- Toplinsko rastezanje tijela - događa se kod čvrstih tijela, tekućina i plinova. Razlog: zbog povećanja temperature i jačeg titranja čestica povećava se razmak među česticama tijela, a time i njegov volumen. Kod većine tijela se s povišenjem temperature povećava obujam tijela, a time se smanjuje njegova gustoća (jer masa ostaje ista, ρ = m / V).
Anomalija vode - pojava da se vodi smanjuje obujam (time povećava gustoća) zagrijavanjem od 0 do +4°C. Značaj anomalije vode za život na Zemlji.

- Prijelaz topline - odvija se vođenjem, strujanjem i zračenjem, ovisno o agregacijskom stanju tijela. Toplina prelazi s toplijeg na hladnije tijelo zbog izjednačavanja temperaturnih razlika među njima.
Kod vođenja se toplina prenosi prijenosom energija titranja s jedne čestice na drugu (način prijelaza topline u čvrstim tijelima). Postoje dobri vodiči topline i loši vodiči ili izolatori.
Kod strujanja se toplina prenosi gibanjem (strujanjem) čestica tijela s mjesta više na mjesto niže temperature (tekućine i plinovi). Primjeri: grijanje vode u loncu, zračne struje (vjetrovi, ciklone i anticiklone), morske struje, sustav centralnog grijanja itd.
Kod zračenja toplina se prenosi pomoću nevidljivih toplinskih (infracrvenih) zraka za koje nije potrebno nikakvo sredstvo (npr. prijenos energije Sunca na Zemlju kroz svemir).

- Mjerenje topline - o čemu ovisi primljena i predana toplina:
Q = c m Δt (Razmijenjena toplina ovisi o vrsti tvari od koje je tijelo izgrađeno, razmjerna je s masom tijela i s promjenom temperature)
c = specifični toplinski kapacitet (mjerna jedinica: J/kg K ) - količina topline potrebna da se 1kg određene tvari zagrije za 1 K (1 °C)
Δt = t₂ - t₁ = promjena temperature = konačna - početna temperatura

- Promjene unutarnje energije - obavljanjem rada, W = ΔE_u (pretvorba mehaničke energije u povećanje unutarnje energije) te razmjenom topline s okolinom: dovođenjem topline (zagrijavanjem) i odvođenjem topline (hlađenjem),
ΔE_u = +Q (zagrijavanje), ΔE_u = -Q (hlađenje)

- Zakon očuvanja energije vrijedi i za unutarnju energiju kao i za mehaničku:
Q = W + ΔE_u
Toplina koju tijelo primi može se jednim dijelom pretvoriti u (koristan) mehanički rad W, a jednim dijelom u povećanje unutarnje energije (ΔEu). Ovaj zakon se primjenjuje kod toplinskih strojeva (motori s unutarnjim izgaranjem, parni strojevi i turbine, rashladni uređaji, klimatizacija itd).