Ichki energiya termodinamik tizimda ikki yo‘l bilan o‘zgarishi mumkin: tizim ustida ish bajarish hamda atrof-muhit bilan issiqlik almashinuvi orqali. Atrof-muhit bilan issiqlik almashinuvi jarayonida tizim (jism) oladigan yoki yo‘qotadigan energiya issiqlik miqdori, issiqlik yoki shunchaki issiqlik deb ataladi. Issiqlik — asosiy termodinamik kattaliklardan biri bo‘lib, klassik fenomenologik termodinamikada muhim ahamiyatga ega. Issiqlik miqdori termodinamikaning birinchi va ikkinchi qonunlarining standart matematik ifodalariga kiradi.

Tizimning ichki energiyasini issiqlik almashinuvi orqali o‘zgartirish uchun ham ish bajarilishi zarur. Biroq bu makroskopik tizim chegarasining siljishi bilan bog‘liq mexanik ish emas. Mikroskopik miqyosda bunday ish ko‘proq qizigan jism bilan kamroq qizigan jismning tutashuv chegarasida molekulalar orasida ta’sir etuvchi kuchlar hisobiga bajariladi. Aslida issiqlik almashinuvida energiya molekulalar to‘qnashuvi vaqtida yuz beradigan elektromagnit o‘zaro ta’sir orqali uzatiladi. Shuning uchun molekulyar-kinetik nazariya nuqtayi nazaridan ish va issiqlik o‘rtasidagi farq shundaki, mexanik ish bajarish molekulalarning makroskopik miqyosda tartibli harakatini talab qiladi, issiqroq jismdan sovuqroq jismga energiya uzatilishi uchun esa bunday harakat shart emas.

Energiya bir jismdan boshqasiga bevosita tegmasdan ham nurlanish orqali uzatilishi mumkin.

Issiqlik miqdori holatning funksiyasi emas; tizim muayyan jarayonda olgan issiqlik miqdori uning boshlang‘ich holatdan yakuniy holatga qanday yo‘l bilan o‘tkazilganiga bog‘liq.

Issiqlik miqdorining Xalqaro birliklar tizimidagi (SI) o‘lchov birligi — joul. Issiqlik miqdorini o‘lchashda kaloriya ham qo‘llanadi. Rossiya Federatsiyasida kaloriya «sanoat» sohasida qo‘llanadigan tizimdan tashqari birlik sifatida muddatsiz foydalanishga ruxsat etilgan.

Issiqlik miqdori termodinamikaning birinchi qonunining matematik ifodasiga kiradi. Bu qonunni quyidagicha yozish mumkin: ${\displaystyle Q=\mathrm{\Delta }U+A}$. Bu yerda ${\displaystyle Q}$ — tizimga berilgan issiqlik miqdori, ${\displaystyle \mathrm{\Delta }U}$ — tizim ichki energiyasining o‘zgarishi, ${\displaystyle A}$ — tizim bajargan ish. Biroq issiqlikka beriladigan to‘g‘ri ta’rif termodinamikaning birinchi qonuniga bog‘liq bo‘lmagan holda uni tajribada qanday o‘lchash mumkinligini ham ko‘rsatishi kerak. Issiqlik issiqlik almashinuvi paytida uzatiladigan energiya bo‘lgani sababli, uning miqdorini o‘lchash uchun sinov kalorimetrik jismi zarur. Sinov jismi ichki energiyasining o‘zgarishiga qarab, tizimdan unga qancha issiqlik uzatilganini aniqlash mumkin. Shu tariqa birinchi qonunning to‘g‘riligini undagi uchala kattalikni — ishni, ichki energiyani va issiqlikni — bir-biridan mustaqil o‘lchash orqali tajribada tekshirish mumkin. Agar fenomenologik termodinamikada kalorimetrik jism yordamida issiqlik miqdorini mustaqil o‘lchash usuli ko‘rsatilmasa, birinchi qonun mazmunli fizik qonun sifatidagi ahamiyatini yo‘qotib, issiqlik miqdorining tavtologik ta’rifiga aylanadi.

Bunday o‘lchashni quyidagi usul bilan amalga oshirish mumkin. Faraz qilaylik, ikki jismdan — ${\displaystyle X}$ va ${\displaystyle Y}$ — iborat tizim adiabatik qobiq bilan o‘ralgan bo‘lsin va ${\displaystyle Y}$ (sinov) jismi ${\displaystyle X}$ jismidan qattiq, lekin issiqlik o‘tkazuvchi qobiq orqali ajratilgan bo‘lsin. Bunda sinov jismi makroskopik ish bajara olmaydi, ammo ${\displaystyle X}$ jismi bilan issiqlik almashinuvi orqali energiya almashishi mumkin. Faraz qilaylik, ${\displaystyle X}$ jismi mexanik ish bajara oladi. Biroq butun tizim adiabatik izolyatsiyalanganligi sababli, u issiqlik almasha oladigan yagona jism — ${\displaystyle Y}$. Issiqlik miqdori deb ${\displaystyle X}$ jismiga muayyan jarayonda uzatilgan quyidagi kattalikka aytiladi: ${\displaystyle Q_X=-\mathrm{\Delta }{U}_Y}$; bu yerda ${\displaystyle \mathrm{\Delta }{U}_Y}$ — ichki energiyaning ${\displaystyle Y}$ jismidagi o‘zgarishi. Energiyaning saqlanish qonuniga ko‘ra, tizim bajargan umumiy ish ikkita jismdan iborat tizim to‘liq ichki energiyasining kamayishiga teng: ${\displaystyle A=-\mathrm{\Delta }{U}_x-\mathrm{\Delta }{U}_y}$; bu yerda ${\displaystyle A}$ — ${\displaystyle X}$ jismi bajargan makroskopik ish. Bu munosabatni termodinamikaning birinchi qonuni ko‘rinishida yozish mumkin: ${\displaystyle Q=A+\mathrm{\Delta }{U}_x}$.

Energiya turlari:
	Mexanik	Potensial  Kinetik
‹♦›	Ichki
	Elektromagnit	Elektr  Magnit
	Kimyoviy
	Yadroviy
${\displaystyle G}$	Gravitatsion
${\displaystyle \mathrm{\emptyset }}$	Vakuum
Faraziy turlari:
${\displaystyle }$	Qorong‘i
Shuningdek qarang: Energiyaning saqlanish qonuni

Shunday qilib, fenomenologik termodinamikada kiritilgan issiqlik miqdorini kalorimetrik jism yordamida o‘lchash mumkin (bu jismning ichki energiyasi qanday o‘zgarganini tegishli makroskopik asbob ko‘rsatkichidan bilish mumkin). Termodinamikaning birinchi qonuni issiqlik miqdoriga berilgan ushbu ta’rifning to‘g‘riligini, ya’ni tegishli kattalik sinov jismi sifatida ${\displaystyle Y}$ tanlanishiga yoki jismlar orasida issiqlik qanday almashinishiga bog‘liq emasligini ko‘rsatadi. Issiqlik miqdori shu tarzda ta’riflanganda birinchi qonun bevosita tajriba orqali tekshiriladigan mazmunli fizik qonunga aylanadi. Bundan tashqari, ushbu qonundan tajribada tekshirish mumkin bo‘lgan ko‘plab natijalar kelib chiqadi.

Ko‘rib chiqilayotgan jism faqat ${\displaystyle N}$ ta cheksiz issiqlik rezervuari bilan issiqlik almasha oladi, deb faraz qilaylik. Ularning ichki energiyasi shu qadar kattaki, qaralayotgan jarayon davomida har birining harorati mutlaqo o‘zgarmaydi. Endi jismda ixtiyoriy siklik jarayon sodir bo‘lgan bo‘lsin, ya’ni jarayon tugagach, jism aynan dastlabki holatiga qaytsin. Faraz qilaylik, butun jarayon davomida u harorati ${\displaystyle T_i}$ bo‘lgan i-rezervuardan ${\displaystyle Q_i}$ miqdorda issiqlik olgan. U holda quyidagi Klauzius tengsizligi o‘rinli bo‘ladi:

${\displaystyle \circ \sum _{i=1}^N\frac{Q_i}{T_i}⩽0.}$

Bu yerda ${\displaystyle \circ }$ belgisi siklik jarayonni anglatadi. Harorati o‘zgarib turadigan muhit bilan issiqlik almashinuvining umumiy holatida tengsizlik quyidagi ko‘rinishni oladi

${\displaystyle \oint \frac{\delta Q(T)}{T}⩽0.}$

Bu yerda ${\displaystyle \delta Q(T)}$ — muhitning (o‘zgarmas) haroratli qismidan uzatilgan issiqlik miqdori; bu qismning harorati ${\displaystyle T}$. Bu tengsizlik jismda sodir bo‘ladigan har qanday jarayon uchun o‘rinli. Xususiy holda, kvazistatik jarayonning xususiy holatida esa u tenglikka aylanadi. Matematik jihatdan bu kvazistatik jarayonlar uchun entropiya deb ataladigan holat funksiyasini kiritish mumkinligini bildiradi. Bu funksiya uchun:

${\displaystyle S=\int \frac{\delta Q(T)}{T},}$

${\displaystyle dS=\frac{\delta Q}{T}.}$

Bu yerda ${\displaystyle T}$ — mutlaq harorat qiymati bo‘lib, tashqi issiqlik rezervuariga tegishlidir. Shu ma’noda ${\displaystyle \frac{1}{T}}$ issiqlik miqdori uchun integrallovchi ko‘paytuvchi hisoblanadi. Issiqlik miqdori unga ko‘paytirilganda holat funksiyasining to‘liq differensiali hosil bo‘ladi.

Kvazistatik bo‘lmagan jarayonlar uchun entropiyaning bunday ta’rifi ishlamaydi. Masalan, gazning adiabatik kengayishi va bo‘shliqqa tarqalishida

${\displaystyle \int \frac{\delta Q(T)}{T}=0,}$

biroq bunda entropiya ortadi. Buni tizimni kvazistatik usulda boshlang‘ich holatiga qaytarib, Klauzius tengsizligidan foydalanish orqali oson tekshirish mumkin. Bundan tashqari, entropiya (yuqoridagi ma’noda) tizimning nomuvozanat holatlari uchun aniqlanmagan. Shunga qaramay, ko‘p hollarda tizimni mahalliy muvozanat holatida deb hisoblash va unda entropiyaning ma’lum taqsimoti mavjudligini faraz qilish mumkin.

Fazaviy o‘tishlar yoki kimyoviy reaksiyalar sodir bo‘lishi mumkin bo‘lgan tizimning ichki energiyasi harorat o‘zgarmasdan ham o‘zgarishi mumkin. Masalan, Selsiy shkalasi bo‘yicha nol darajada suyuq suv muz bilan muvozanatda turgan tizimga berilgan energiya muzni eritishga sarflanadi. Biroq barcha muz suvga aylanmaguncha harorat o‘zgarmaydi. Energiya uzatishning bunday usuli an’anaviy ravishda «yashirin» yoki izotermik issiqlik (inglizcha latent heat) deb ataladi. Undan farqli ravishda «oshkora», «seziladigan» yoki noizotermik issiqlik (inglizcha sensible heat) deganda tizimga energiya uzatilishi natijasida uning tarkibi emas, faqat harorati o‘zgaradigan jarayon tushuniladi.

Moddaning birlik massasini bir fazadan boshqasiga o‘tkazish uchun zarur energiya fazaviy o‘tishning solishtirma issiqligi deyiladi. Fazaviy o‘tishda kechadigan fizik jarayonga qarab, erish issiqligi, bug‘lanish issiqligi, sublimatsiya (qattiq holatdan bevosita gaz holatiga o‘tish) issiqligi, qayta kristallanish issiqligi va hokazolar farqlanadi. Fazaviy o‘tish vaqtida entropiya sakrashsimon o‘zgaradi. Shu sababli harorat o‘zgarmay tursa ham issiqlik ajralishi yoki yutilishi kuzatiladi.

Termodinamikadagi ko‘plab tushunchalar eskirgan kalorik (caloric) nazariyasi bilan bog‘liq holda paydo bo‘lgan. Termodinamikaning molekulyar-kinetik asoslari aniqlangach, mazkur nazariya ilmiy muomaladan chiqdi. Shundan beri bu tushunchalar ilmiy va kundalik tilda qo‘llanib kelmoqda. Qat’iy ma’noda issiqlik energiya uzatish usullaridan biri bo‘lib, fizik mazmunga tizimga uzatilgan energiya miqdorigina ega. Shunga qaramay, «issiqlik» so‘zi issiqlik oqimi, issiqlik sig‘imi, fazaviy o‘tish issiqligi, kimyoviy reaksiya issiqligi, issiqlik o‘tkazuvchanligi va boshqa ko‘plab mustahkam o‘rnashgan ilmiy atamalar tarkibida uchraydi. Shuning uchun bunday qo‘llanish noto‘g‘ri tushunchaga olib kelmaydigan hollarda «issiqlik» va «issiqlik miqdori» atamalari o‘zaro ma’nodoshdir. Biroq bu atamalardan faqat ularga kalorik nazariyasi tasavvurlariga bog‘liq bo‘lmagan aniq ta’rif berilgan taqdirdagina foydalanish mumkin. «Issiqlik miqdori»ni hech qanday ta’rif talab qilmaydigan boshlang‘ich tushunchalar qatoriga kiritish mumkin emas. Shu sababli ayrim mualliflar kalorik nazariyasiga xos xatolarga yo‘l qo‘ymaslik uchun «issiqlik» deganda aynan energiya uzatish usulini tushunish, shu yo‘l bilan uzatilgan energiya miqdorini esa «issiqlik miqdori» deb atash kerakligini ta’kidlaydilar. «Issiqlik energiyasi» atamasidan foydalanmaslik tavsiya etiladi, chunki u mazmunan ichki energiya bilan bir ma’noni anglatadi.

• Bazarov I. P. Termodinamika. — M.: Visshaya shkola, 1991. — 376 bet.
• Putilov K. A. Termodinamika. — M.: Nauka, 1971. — 375 bet.
• Sivuxin D. V. Umumiy fizika kursi. — II jild. Termodinamika va molekulyar fizika. — 5-nashr, tuzatilgan. — M.: Fizmatlit, 2005. — 544 bet. — ISBN 5-9221-0601-5.