內能是物體內部所有分子所具有的總能量，包括分子的動能和勢能。分子動能與溫度密切相關，溫度越高，分子的平均動能就越大。而分子勢能則取決于分子間的平均距離。當緩慢壓縮針筒時，如果與外界進行充分的熱量交換，氣體的溫度能夠保持在室溫，那么分子的動能不會發生變化。然而，由于體積的減小，分子間的平均距離變短，因此分子勢能會增加。如果快速壓縮針筒，來不及與外界交換熱量，氣體的溫度也會升高，分子的動能和勢能都會增大。在加熱過程中，如果壓著針筒不讓其體積變化，氣體的溫度升高，分子動能增大，但勢能保持不變。如果讓針筒自然變化，氣體受熱后壓強增大，體積隨之增大，分子動能和勢能均會增加。金屬受熱膨脹主要是因為分子動能增大，而分子勢能的增大則非常小。這是因為金屬原子間的鍵很強，即使溫度升高，原子間的距離變化也很有限，因此勢能的增加不大。