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→第一定律 First law
* 能量守恒定律
* 能量守恒定律
能量既不能被创造也不能被消灭。但是，能量可以改变形式，能量可以从一个地方流动到另一个地方。能量守恒定律的一个特殊结果是，孤立系统的总能量不变。
:能量既不能被创造也不能被消灭。但是，能量可以改变形式，能量可以从一个地方流动到另一个地方。能量守恒定律的一个特殊结果是，孤立系统的总能量不变。
* 内能的概念及其与温度关系。
* 内能的概念及其与温度关系。
::<math>E_{\rm total} = \mathrm{KE}_{\rm system} + \mathrm{PE}_{\rm system} + U_{\rm system}</math>
::<math>E_{\rm total} = \mathrm{KE}_{\rm system} + \mathrm{PE}_{\rm system} + U_{\rm system}</math>
物质的内能可以解释为其组成原子的不规则微观运动的不同动能和它们之间相互作用的势能的总和。这些微观能量统称为物质的内能，并由宏观热力学性质来解释。组成原子的微观运动的总和随着系统温度的升高而增加；这假设在系统的微观层次上没有其他的相互作用，例如化学反应、组成原子相互间的势能。
:物质的内能可以解释为其组成原子的不规则微观运动的不同动能和它们之间相互作用的势能的总和。这些微观能量统称为物质的内能，并由宏观热力学性质来解释。组成原子的微观运动的总和随着系统温度的升高而增加；这假设在系统的微观层次上没有其他的相互作用，例如化学反应、组成原子相互间的势能。
* 做功是一种以某种方式向系统传递能量或从系统传递能量的过程，其方式可以用作用在系统外部及其周围环境之间的宏观机械力来描述。'''<font color="#32CD32">例如，外部驱动的轴在系统内搅动，或外部施加的电场使系统材料极化，或活塞压缩系统。Examples are an externally driven shaft agitating a stirrer within the system, or an externally imposed electric field that polarizes the material of the system, or a piston that compresses the system.</font>'''除非另有说明，习惯上把做功看作是在不影响周围环境的情况下发生的。实际上，在一切自然过程中，有些功是因内摩擦或粘黏而消失的。系统所做的功，可以来自于它的总动能，总势能或者它的内能。
* 做功是一种以某种方式向系统传递能量或从系统传递能量的过程，其方式可以用作用在系统外部及其周围环境之间的宏观机械力来描述。'''<font color="#32CD32">例如，外部驱动的轴在系统内搅动，或外部施加的电场使系统材料极化，或活塞压缩系统。Examples are an externally driven shaft agitating a stirrer within the system, or an externally imposed electric field that polarizes the material of the system, or a piston that compresses the system.</font>'''除非另有说明，习惯上把做功看作是在不影响周围环境的情况下发生的。实际上，在一切自然过程中，有些功是因内摩擦或粘黏而消失的。系统所做的功，可以来自于它的总动能，总势能或者它的内能。
例如，当一台机器（不是系统的一部分）将系统向上提升时，一些能量就会从机器转移到系统。系统的能量随着系统所做功的增加而增加，在这种特殊的情况下，系统的能量增加表现为系统的重力势能的增加。机器将系统向上提升时对系统做的功增加了系统的势能：
:例如，当一台机器（不是系统的一部分）将系统向上提升时，一些能量就会从机器转移到系统。系统的能量随着系统所做功的增加而增加，在这种特殊的情况下，系统的能量增加表现为系统的重力势能的增加。机器将系统向上提升时对系统做的功增加了系统的势能：
::<math>W = \Delta \mathrm{PE}_{\rm system}</math>
::<math>W = \Delta \mathrm{PE}_{\rm system}</math>
或者一般来说，以功的形式加入系统的能量可以分为动能、势能或内能：
:或者一般来说，以功的形式加入系统的能量可以分为动能、势能或内能：
:::<math>W = \Delta \mathrm{KE}_{\rm system}+\Delta \mathrm{PE}_{\rm system}+\Delta U_{\rm system}</math>
:::<math>W = \Delta \mathrm{KE}_{\rm system}+\Delta \mathrm{PE}_{\rm system}+\Delta U_{\rm system}</math>
* 当物质转移到一个系统中时，物质相关的内能和势能也随之转移。
* 当物质转移到一个系统中时，物质相关的内能和势能也随之转移。
::<math>\left( u \,\Delta M \right)_{\rm in} = \Delta U_{\rm system}</math>
::<math>\left( u \,\Delta M \right)_{\rm in} = \Delta U_{\rm system}</math>
其中{{math|''u''}}表示在周围环境中测量的转移物质的单位质量的内能； {{math|Δ''M''}}表示被转移物质的数量。
:其中{{math|''u''}}表示在周围环境中测量的转移物质的单位质量的内能； {{math|Δ''M''}}表示被转移物质的数量。
* 热的流动是能量传递的一种形式。
* 热的流动是能量传递的一种形式。
如果系统具有不渗透物质的刚性壁，那么能量不能通过做功传入或传出系统，而且没有外部的远程力场影响系统以改变其内能，那么内能只能通过以热的形式进行传递来改变:
:加热是一个将能量转移到系统中或从系统中转移出的自然过程，而不是通过做功或物质的转移。热量只能从较热的系统直接传递到较冷的系统。
:如果系统具有不渗透物质的刚性壁，那么能量不能通过做功传入或传出系统，而且没有外部的远程力场影响系统以改变其内能，那么内能只能通过以热的形式进行传递来改变:
::<math>\Delta U_{\rm system}=Q</math>
::<math>\Delta U_{\rm system}=Q</math>
:其中{{math|''Q''}}表示以热量形式传递到系统中的能量。
:结合这些原理，就可以得出传统的热力学第一定律的表述：
::''不可能制造一台在没有等量能量输入的情况下不断做功的机器。或者更简单地说，第一类永动机是不可能造成的。''
::''不可能制造一台在没有等量能量输入的情况下不断做功的机器。或者更简单地说，第一类永动机是不可能造成的。''