Какой раздел физики изучает внутреннюю энергию тела?

Не уверен, что термодинамика - это исчерпывающий ответ. Он, безусловно, правильный... но не охватывает все возможные варианты. Ибо в самом вопросе не обозначено достаточно чётко, о какой внутренней энергии идёт речь.

К тому же термодинамика хорошо описывает тепловые процессы в газах, но гораздо хуже работает в жидкостях и тем более в твёрдых телах. Это объясняется плохой сжимаемостью жидкостей и твёрдых тел. Ведь основное, на что обращают внимание в термодинамических процессах, особенно как раз в газах, - как тепло превращается в работу, при этом молчаливо предполагается, что работа совершается за счёт расширения газа.

Поэтому внутренняя энергия изучается не одной только термодинамикой, ибо не все тела можно смоделировать идеальным газом, и тепловая энергия - не единственный вид внутренней энергии, заключённой в теле.

Есть ещё энергия связи. Даже в простом веществе атомы связаны друг с другом, и эта связь обладает некоторой энергией. Для твёрдых тел эта энергия изучается физикой твёрдого тела.

Внутренняя энергия может быть запасена в теле и в виде потенциальной. Сжатый газ - это простейщий пример, и изучаемый как раз термодинамикой, но вот сжатая пружина - это уже не термодинамика. Это тоже физика твёрдого тела.

В сложных веществах есть энергия связи атомов в молекулы, наглядным примером каковой может служить взрывчатка. В куске тротила до фига внутренней энергии, но эта энергия изучается скорее химией, нежели физикой.

Есть, наконец, и энергия, заключённая в ядрах атомов, и это тоже внутренняя энергия тела (кто скажет, что она снаружи, пусть первым бросит в меня камень). Этот вид энергии, как и способы её извлечения, изучается ядерной физикой и физикой элементаных частиц.