Ichki energiya termodinamik tizimda ikki yo‘l bilan o‘zgarishi mumkin: tizim ustida ish bajarish va atrof-muhit bilan issiqlik almashinuvi orqali. Tizim (jism)ning atrof-muhit bilan issiqlik almashinuvi jarayonida oladigan yoki yo‘qotadigan energiyasi issiqlik miqdori, yoki oddiygina issiqlik deb ataladi. Issiqlik klassik fenomenologik termodinamik kattaliklardan biri bo‘lib, u termodinamikada asosiy o‘rin tutadi. Issiqlik miqdori termodinamikaning birinchi va ikkinchi qonunlarining standart matematik ifodalariga kiradi.

Issiqlik almashinuvi orqali tizimning ichki energiyasini o‘zgartirish uchun ham ish bajarilishi kerak. Biroq bu makroskopik tizim chegarasining siljishi bilan bog‘liq mexanik ish emas. Mikroskopik darajada bunday ish harorati yuqoriroq jism bilan harorati pastroq jismning tutashuv chegarasida molekulalar orasida ta’sir etuvchi kuchlar tomonidan bajariladi. Aslida, issiqlik almashinuvida energiya molekulalar to‘qnashganda 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 bajarilishi uchun molekulalarning makroskopik miqyosdagi tartibli harakati zarur, issiqroq jismdan sovuqroq jismga energiya uzatilishi uchun esa bunday harakat talab etilmaydi.

Energiya, shuningdek, nurlanish orqali bir jismdan boshqasiga ular bevosita tegmagan holda ham uzatilishi mumkin.

Issiqlik miqdori holatning funksiyasi emas; tizim muayyan jarayonda qancha issiqlik olishi uning boshlang‘ich holatdan oxirgi holatga qanday o‘tkazilganiga bog‘liq.

O‘lchov birligi Xalqaro birliklar tizimida (SI) — joul hisoblanadi. Issiqlikni o‘lchash birligi sifatida kaloriya ham qo‘llanadi. Rossiya Federatsiyasida kaloriyadan «sanoat» sohasida tizimdan tashqari birlik sifatida muddat cheklanmagan holda foydalanishga ruxsat berilgan.

Issiqlik miqdori termodinamikaning birinchi qonunining matematik ifodasiga kiradi. Bu ifodani quyidagicha yozish mumkin: ${\displaystyle Q=\mathrm{\Delta }U+A}$. Bu yerda ${\displaystyle Q}$ — tizimga uzatilgan issiqlik miqdori, ${\displaystyle \mathrm{\Delta }U}$ — tizim ichki energiyasining o‘zgarishi va ${\displaystyle A}$ — tizim bajargan ish. Biroq issiqlikning to‘g‘ri ta’rifi uni birinchi qonundan mustaqil ravishda tajribada o‘lchash usulini ham ko‘rsatishi kerak. Issiqlik issiqlik almashinuvi jarayonida uzatiladigan energiya bo‘lgani uchun, uning miqdorini o‘lchashda sinov kalorimetrik jismidan foydalanish zarur. Sinov jismining ichki energiyasi qanday o‘zgarganiga qarab, tizimdan bu jismga uzatilgan issiqlik miqdorini aniqlash mumkin. Shu tariqa birinchi qonunga kiradigan uchta kattalik — ish, ichki energiya va issiqlikni bir-biridan mustaqil o‘lchab, qonunning to‘g‘riligini 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 quyidagicha amalga oshirish mumkin. Faraz qilaylik, ikkita jism — ${\displaystyle X}$ va ${\displaystyle Y}$ dan iborat, adiabatik qobiq bilan o‘ralgan tizimda ${\displaystyle Y}$ (sinov jismi) ${\displaystyle X}$ jismidan qattiq, biroq issiqlik o‘tkazuvchi qobiq bilan ajratilgan bo‘lsin. Bunday sharoitda u makroskopik ish bajara olmaydi, biroq issiqlik almashinuvi orqali ${\displaystyle X}$ bilan energiya almasha oladi. Faraz qilaylik, ${\displaystyle X}$ mexanik ish bajarishi mumkin, ammo butun tizim adiabatik izolyatsiyalanganligi sababli u issiqlik almasha oladigan yagona jism — ${\displaystyle Y}$. Issiqlik miqdori, ya’ni ${\displaystyle X}$ jismiga muayyan jarayonda uzatilgan energiya quyidagicha aniqlanadi: ${\displaystyle Q_X=-\mathrm{\Delta }{U}_Y}$, bu yerda ${\displaystyle \mathrm{\Delta }{U}_Y}$ — ichki energiyaning o‘zgarishi (jism — ${\displaystyle Y}$). Energiyaning saqlanish qonuniga ko‘ra, tizim bajargan umumiy ish ikki jismdan iborat tizim umumiy ichki energiyasining kamayishiga teng: ${\displaystyle A=-\mathrm{\Delta }{U}_x-\mathrm{\Delta }{U}_y}$, bu yerda ${\displaystyle A}$ — makroskopik ish bo‘lib, uni bajaruvchi jism — ${\displaystyle X}$. Bu munosabatni termodinamikaning birinchi qonuni ko‘rinishida yozish mumkin: ${\displaystyle Q=A+\mathrm{\Delta }{U}_x}$.

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

Shunday qilib, fenomenologik termodinamikada kiritilgan issiqlik miqdorini kalorimetrik jism yordamida o‘lchash mumkin (bu jismning ichki energiyasi o‘zgarishini tegishli makroskopik asbob ko‘rsatkichlari orqali aniqlash mumkin). Termodinamikaning birinchi qonunidan issiqlik miqdoriga berilgan ta’rifning to‘g‘riligi, ya’ni ushbu kattalik sinov jismi ${\displaystyle Y}$ tanlanishiga hamda jismlar orasidagi issiqlik almashinuvi usuliga bog‘liq emasligi kelib chiqadi. Issiqlik miqdori shunday ta’riflanganda, birinchi qonun bevosita tajribada tekshirish mumkin bo‘lgan mazmunli qonunga aylanadi. Bundan tashqari, undan ko‘plab boshqa natijalar kelib chiqadi va ularni ham tajribada tekshirish mumkin.

Faraz qilaylik, ko‘rib chiqilayotgan jism faqat ${\displaystyle N}$ ta cheksiz katta issiqlik rezervuari bilan issiqlik almasha oladi. Bu rezervuarlarning ichki energiyasi shu qadar kattaki, ko‘rilayotgan jarayonda ularning har birining harorati mutlaqo o‘zgarmaydi. Faraz qilaylik, jismda ixtiyoriy siklik jarayon sodir bo‘lgan, ya’ni jarayon tugagach, jism aynan boshlang‘ich holatiga qaytgan. Harorati ${\displaystyle T_i}$ bo‘lgan i-rezervuardan u butun jarayon davomida ${\displaystyle Q_i}$ issiqlik miqdorini olgan bo‘lsin. U holda quyidagi Klauzius tengsizligi:

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

Bu yerda ${\displaystyle \circ }$ siklik jarayonni bildiradi. Harorati o‘zgaruvchan muhit bilan issiqlik almashinuvining umumiy holatida tengsizlik quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi

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

Bu yerda ${\displaystyle \delta Q(T)}$ — harorati ${\displaystyle T}$ bo‘lgan (o‘zgarmas haroratli) muhit qismidan uzatilgan issiqlik miqdori. Ushbu tengsizlik jismda kechadigan istalgan jarayonga tatbiq etiladi. Xususan, kvazistatik jarayon uchun u tenglikka aylanadi. Matematik jihatdan bu kvazistatik jarayonlar uchun entropiya deb ataladigan holat funksiyasini kiritish mumkinligini anglatadi; u uchun

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

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

Bu yerda ${\displaystyle T}$ — tashqi issiqlik rezervuarining mutlaq harorati bo‘lib, shu ma’noda ${\displaystyle \frac{1}{T}}$ issiqlik miqdori uchun integrallovchi ko‘paytuvchi vazifasini bajaradi: issiqlik miqdorini unga ko‘paytirish natijasida holat funksiyasining to‘liq differensiali hosil bo‘ladi.

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

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

biroq bunda entropiya ortadi. Buni tizimni kvazistatik yo‘l bilan boshlang‘ich holatiga qaytarib, Klauzius tengsizligidan foydalanish orqali oson tekshirish mumkin. Bundan tashqari, ushbu ma’nodagi entropiya tizimning nomuvozanat holatlari uchun aniqlanmagan, garchi ko‘p hollarda tizimni mahalliy muvozanatda deb hisoblash va unga muayyan entropiya taqsimotini tegishli deb bilish mumkin bo‘lsa ham.

Fazaviy o‘tishlar yoki kimyoviy reaksiyalar yuz berishi mumkin bo‘lgan tizimning ichki energiyasi harorat o‘zgarmagan holda ham o‘zgarishi mumkin. Masalan, Selsiy bo‘yicha nol darajada muz bilan muvozanatda turgan suyuq suvdan iborat tizimga uzatilgan energiya muzni eritishga sarflanadi. Barcha muz suvga aylanmaguncha harorat o‘zgarmaydi. Energiyani uzatishning bunday usuli an’anaviy ravishda «yashirin» yoki izotermik issiqlik deb ataladi (ingl. yashirin issiqlik (latent heat)), «oshkora», «seziladigan» yoki noizotermik issiqlikdan farqli ravishda (ingl. seziladigan issiqlik (sensible heat)), bunda tizimga energiya uzatilishi natijasida faqat tizim harorati o‘zgaradi, uning tarkibi esa o‘zgarmaydi.

Moddaning birlik massasini bir fazadan boshqasiga o‘tkazish uchun zarur energiya solishtirma fazaviy o‘tish issiqligi deb ataladi. Fazaviy o‘tishda yuz beradigan 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‘tishlar entropiyaning sakrashsimon o‘zgarishi bilan kechadi. Shu sababli, harorat o‘zgarmagan bo‘lsa ham, issiqlik ajraladi yoki yutiladi.

Termodinamikadagi ko‘plab tushunchalar eskirgan teplorod (kalorik) nazariyasi bilan bog‘liq holda shakllangan. Termodinamikaning molekulyar-kinetik asoslari aniqlangach, bu nazariya o‘z ahamiyatini yo‘qotdi. Shunga qaramay, mazkur tushunchalar ilmiy va kundalik tilda qo‘llanib kelmoqda. Qat’iy ma’noda issiqlik energiyani uzatish usullaridan biri bo‘lib, fizik jihatdan faqat tizimga uzatilgan energiya miqdori ma’noga ega. Biroq «issiqlik» so‘zi «issiqlik oqimi», issiqlik sig‘imi, fazaviy o‘tish issiqligi, kimyoviy reaksiya issiqligi, issiqlik o‘tkazuvchanligi va boshqa mustahkam o‘rnashgan ilmiy atamalar tarkibida ishlatiladi. Shu bois, bunday qo‘llanish tushunmovchilik tug‘dirmagan holatlarda «issiqlik» va «issiqlik miqdori» tushunchalari sinonim sifatida ishlatilishi mumkin. Ammo bu atamalardan faqat teplorod nazariyasi tasavvurlariga bog‘lanmagan aniq ta’rif berilgan taqdirdagina foydalanish mumkin. «Issiqlik miqdori»ni hech qachon ta’rif talab etmaydigan boshlang‘ich tushunchalar qatoriga kiritish mumkin emas. Shuning uchun ayrim mualliflar teplorod nazariyasidan kelib chiqadigan xatolardan qochish maqsadida «issiqlik» deganda aynan energiyani uzatish usulini tushunish, shu usul orqali uzatilgan energiya miqdorini esa «issiqlik miqdori» deb atash kerakligini ta’kidlaydi. Shuningdek, «issiqlik energiyasi» atamasidan foydalanmaslik tavsiya etiladi, chunki u ma’no jihatidan ichki energiya bilan bir xil.

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