Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής είναι επίσης γνωστός ως ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας. Δηλώνει ότι η ενέργεια δεν μπορεί να καταστραφεί ή να δημιουργηθεί. διατηρείται στο σύμπαν και πρέπει να καταλήξει κάπου, ακόμα κι αν αλλάξει μορφή. Περιλαμβάνει τη μελέτη του έργου του συστήματος, της θερμότητας και της ενέργειας. Οι θερμικές μηχανές συχνά προκαλούν μια συζήτηση για τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής. ωστόσο θεωρείται ένας από τους πιο θεμελιώδεις νόμους της φύσης.
Μόλις οι άνθρωποι εμβαθύνουν στη μελέτη του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής, αρχίζουν αμέσως να αναλύουν και να υπολογίζουν την εξίσωση που σχετίζεται με τον νόμο: ΔU = Q – W. Αυτή η εξίσωση σημαίνει ότι η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια του συστήματος είναι ίση με τη θερμότητα προστίθεται στο σύστημα μείον την εργασία που έχει κάνει το σύστημα. Εναλλακτικά, μερικές φορές χρησιμοποιείται η εξίσωση ΔU = Q + W. Η μόνη διαφορά είναι ότι υπολογίζει την εργασία που γίνεται στο σύστημα, αντί της δουλειάς που έχει κάνει το σύστημα. Με άλλα λόγια, το έργο είναι θετικό όταν το σύστημα λειτουργεί στο περιβάλλον του σύστημα και αρνητικό όταν το περιβάλλον λειτουργεί στο σύστημα.
Όταν μελετάτε τη φυσική, υπάρχει ένα κοινό παράδειγμα που περιλαμβάνει την προσθήκη θερμότητας σε ένα αέριο σε ένα κλειστό σύστημα. Το παράδειγμα συνεχίζεται με την επέκταση αυτού του αερίου έτσι ώστε να λειτουργεί. Μπορεί να απεικονιστεί ως ένα έμβολο που πιέζει προς τα κάτω ή ασκεί πίεση στα αέρια σε έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης. Έτσι, η εργασία γίνεται από το σύστημα. Εναλλακτικά, κατά τη μελέτη χημικών διεργασιών και αντιδράσεων, είναι χαρακτηριστικό να μελετώνται συνθήκες όπου γίνεται εργασία στο σύστημα.
Η τυπική μονάδα για τον υπολογισμό του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής είναι τα Joules (J). Ωστόσο, πολλοί άνθρωποι που μελετούν τη νομοθεσία κάνουν επίσης τους υπολογισμούς τους όσον αφορά τις θερμίδες ή τη βρετανική θερμική μονάδα (BTU). Μερικές φορές είναι χρήσιμο να υπολογιστεί η διατήρηση με πραγματικούς αριθμούς, κάτι που επιτρέπει στους ανθρώπους να δουν πώς λειτουργεί ο νόμος. Εάν ένας κινητήρας κάνει 4,000 J εργασίας στο περιβάλλον του, η εσωτερική ενέργεια μειώνεται κατά 4,000 J. Εάν απελευθερώνει επίσης 5,000 J θερμότητας ενώ λειτουργεί, τότε η εσωτερική ενέργεια μειώνεται κατά επιπλέον 5,000 J. Ως αποτέλεσμα, η εσωτερική Η ενέργεια του συστήματος μειώνεται συνολικά κατά -9,000 J.
Σε έναν εναλλακτικό υπολογισμό, εάν ένα σύστημα κάνει 4,000 J εργασίας στο περιβάλλον του και στη συνέχεια απορροφά 5,000 J θερμότητας από το περιβάλλον του, το αποτέλεσμα είναι διαφορετικό. Σε αυτή την περίπτωση, εισέρχονται 5,000 J ενέργειας και βγαίνουν 4,000 J ενέργειας. Έτσι, η συνολική εσωτερική ενέργεια του συστήματος είναι 1,000 J.
Τέλος, η αρνητική εργασία ή η εργασία που γίνεται στο σύστημα από το περιβάλλον μπορεί να παραδειγματιστεί μέσω υπολογισμών σχετικά με τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής, επίσης. Για παράδειγμα, εάν το σύστημα απορροφά 4,000 J καθώς το περιβάλλον εκτελεί ταυτόχρονα 5,000 J ή δουλεύει στο σύστημα, θα φανεί ένα άλλο αποτέλεσμα. Δεδομένου ότι όλες οι ενέργειες ρέουν στο σύστημα, η συνολική εσωτερική ενέργεια πηδά στα 9,000 J.