在热力学中，系统的内能可以由几组共轭变量的乘积来表示，例如温度/熵或压力/体积等。温度和熵二者互为共轭变量，压力和体积二者也互为共轭变量。除内能外，其他的热力学势也可以用共轭变量的乘积来表示。
在力学系统中，能量的微量变化可以表示为力和微量位移的乘积。在热力学中也有类似的情形，热力学中能量的变化可表示为几个（不平衡的）广义力和其产生的广义位移的乘积，广义力和广义位移称为共轭变量，两者的乘积就是能量。热力学中的广义力恒为内含性质，而广义位移恒为外延性质。广义力是在其他外延性质不变的条件下，内能对广义位移的微分。
热力学势及共轭变量之间的关系可以用热力学方形（英语：thermodynamic square）来表示。
以下列出热力学中的共轭变量及其对应的国际单位制单位：
若一个系统有几种不同的粒子所组成，其内能的变化可以用下式来描述：
