Tenaga dalaman ditakrifkan dalam hukum termodinamik pertama, yang juga merujuk kepada keabadian tenaga:

Δ U = Q + W + W ′ {\displaystyle \Delta U=Q+W+W'\,}

iaitu

ΔU adalah perubahan tenaga dalaman dalam sesebuah sistem semasa sesuatu proses berlaku.Q adalah haba yang ditambah ke dalam sistem (dihitung dalam joule bagi SI); iaitu bernilai positif apabila haba mengalir ke dalam sesebuah sistem, dan bernilai negatif apabila haba mengalir keluar daripada sesebuah sistem.W ialah kerja mekanikal yang dikenakan pada sesebuah sistem (dihitung dalam joule bagi SI)W' ialah tenaga yang ditambah daripada proses-proses yang lain

Hukum termodinamik pertama juga boleh dinyatakan menggunakan sebutan infinitesimal, iaitu:

d U = δ Q + δ W + δ W ′ {\displaystyle \mathrm {d} U=\delta Q+\delta W+\delta W'\,}