Energi dalam (E) dirumuskan oleh persamaan E = q + w.
Jika sistem menyerap kalor, maka q bernilai positif. Jika sistem mengeluarkan kalor, maka q bernilai negatif.
w (kerja) pada rumus tersebut bernilai positif jika sistem melakukan kerja, dan akan bernilai negatif jika sistem dikenai kerja oleh lingungan.
Jadi bila suatu sistem menyerap kalor dari lingkungan sebesar 10 kJ, dan sistem tersebut juga melakukan kerja sebesar 6 kJ, maka energi dalam nya akan sebesar 4 kJ.
Energi dalam bernilai 0 jika jumlah kalor yang masuk sama besar dengan jumlah kerja yang dilakukan, dan jika kalor yang dikeluarkan sama besar dengan kerja yang dikenakan pada sistem.