En termodinámica, el calor es energía en transferencia hacia o desde un sistema termodinámico, por mecanismos distintos del trabajo termodinámico o la transferencia de materia. El calor se refiere a una cantidad transferida entre sistemas, no a una propiedad de un solo sistema, o «contenida» dentro de él. Por otro lado, la energía interna es una propiedad de un solo sistema. El calor y el trabajo dependen de la forma en que se produjo una transferencia de energía, mientras que la energía interna es una propiedad del estado de un sistema y, por lo tanto, se puede entender sin saber cómo llegó la energía allí.

En una cuenta mecánica estadística de un gas ideal, en la que las moléculas se mueven independientemente entre colisiones instantáneas, la energía interna es la suma total de las energías cinéticas de las partículas independientes del gas, y es este movimiento cinético el que es la fuente y el efecto de la transferencia de calor a través de los límites de un sistema. Para un gas que no tiene interacciones de partículas, excepto en colisiones instantáneas, el término «energía térmica» es efectivamente sinónimo de «energía interna». En muchos textos de física estadística, «energía térmica» se refiere a k T {\displaystyle kt} , el producto de la constante de Boltzmann y la temperatura absoluta, también escrita como k B T {\displaystyle k_{\text{B}}T} . En un material, especialmente en materia condensada, como un líquido o un sólido, en el que las partículas constituyentes, como moléculas o iones, interactúan fuertemente entre sí, las energías de tales interacciones contribuyen fuertemente a la energía interna del cuerpo, pero no son simplemente evidentes en la temperatura.

El término ‘energía térmica’ también se aplica a la energía transportada por un flujo de calor, aunque esto también se puede llamar simplemente calor o cantidad de calor.