En mécanique, les énergies cinétique et potentielle de pesanteur sont définies au niveau d'un seul point : le centre de masse. Pourtant, à l'échelle microscopique, on peut également définir des énergies cinétique et potentielle.

Dans un solide, un liquide ou un gaz, les différentes particules microscopiques sont en interaction les unes avec les autres. Dans le cas de particules chargées, il existe une force électrostatique qui provoque une attraction ou une répulsion entre celles-ci. On parle alors d'énergie potentielle d'interaction.

Par ailleurs, dès que l'on se trouve à une température distincte du zéro absolu (T = 0 K), les particules ne sont pas immobiles et sont animées de mouvements. Même si le corps est immobile dans son ensemble, les particules qui le constituent bougent : on parle d'énergie cinétique microscopique. L'énergie cinétique microscopique totale des particules est proportionnelle à la température T exprimée en kelvin (K).

L'énergie interne, notée U, est ainsi la somme des énergies potentielle et cinétique microscopiques :

La fusion, la vaporisation et la sublimation nécessitent un apport extérieur d'énergie. Dans le cas de la vaporisation, de l'énergie est nécessaire pour éloigner les particules les unes des autres.

Retrouvez une vidéo explicative sur les états de la matière ci-dessous :