La variation de l'énergie d'un système qui subit une transformation peut s'exprimer selon la relation suivante :
\Delta E = \Delta U + \Delta Ec + \Delta Ep= W + Q \,

\Delta E \, est la somme des différentes variations d'énergie du système.
\Delta U \, est la variation de l'énergie interne du système ; c'est-à-dire son énergie propre correspondant aux énergies cinétiques et potentielles microscopiques des particules qui le constituent.
\Delta Ec \, est la variation de l'énergie cinétique macroscopique du système (mouvement d'ensemble du système dans un référentiel donné).
\Delta Ep \, est la variation de l'énergie potentielle du système due aux interactions conservatives avec l'extérieur (champs gravitationnels ou électro-magnétiques par exemples).

W \, est le travail subi (ou reçu) par le système, à l'exception du travail des forces conservatives (déjà compté dans le terme ΔEp). Le travail n'est pas la variation d'une fonction d'état mais un mode de transfert ordonné d'énergie entre le milieu extérieur et le système. W est donc l'énergie reçue par le système du fait du travail d'une force. Notons que W est compté de manière algébrique : si c'est le système qui exerce une force motrice sur l'extérieur (autrement dit : s'il fournit de l'énergie a l'extérieur), alors W est négatif.

Q \, est la chaleur reçue, c'est-à-dire la quantité d'énergie que le milieu extérieur cède au système par trois processus d'échange thermique : conduction thermique, convection, rayonnement. Cette chaleur n'est pas non plus la variation d'une fonction d'état mais un mode de transfert d'énergie microscopique désordonnée. C'est en quelque sorte un transfert d'agitation thermique qui est par nature désordonnée, entre le système et le milieu extérieur. Cette grandeur est aussi compté de manière algébrique : si le système cède de la chaleur a l'extérieur, Q est négatif.

Toutes ces grandeurs sont exprimées en Joule.

Pour que l'énergie d'un système varie, il faut qu'il y ait un échange d'énergie entre celui-ci et le milieu extérieur, que ce soit sous forme de travail ou de chaleur.