Перший закон термодинаміки — це закон збереження і перетворення енергії для термодинамічної системи. Відповідно до першого початку термодинаміки, робота може відбуватися тільки за рахунок теплоти або якоїсь іншої форми енергії. Отже, роботу і кількість теплоти вимірюють в одних одиницях — джоулях (як і енергію).
Перший закон термодинаміки формулюється так:
Зміна внутрішньої енергії системи при переході її з одного стану в інший дорівнює сумі роботи зовнішніх сил і кількості теплоти, переданої системі:
ΔU = A + Q
З (ΔU = A + Q) випливає закон збереження внутрішньої енергії. Якщо систему ізолювати від зовнішніх впливів, то
A = 0 і Q = 0,
а отже, і
ΔU = 0.
При будь-яких процесах, що відбуваються в ізольованій системі, її внутрішня енергія залишається постійною.
Якщо роботу здійснює система, а не зовнішні сили, то рівняння (ΔU = A + Q) записується у вигляді:
Q=ΔU+A’