Nguyên lí 1 nhiệt động lực học là định luật bảo toàn năng lượng, với các dạng năng lượng của một hệ thống nhiệt động. Định luật bảo toàn năng lượng nói rằng tổng năng lượng của một hệ cô lập là không đổi; năng lượng có thể được chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác, nhưng không thể tạo ra cũng không bị phá hủy. Luật đầu tiên thường được viết theo công thứcNó nói rằng sự thay đổi nội năng ΔU của một hệ thống kín bằng với lượng nhiệt Q cung cấp cho hệ thống, trừ đi lượng công A mà hệ thống thực hiện trên môi trường xung quanh. Một tuyên bố tương đương là máy động cơ vĩnh cửu loại đầu tiên là không thể. Một dạng khác thường thấy của biểu thức là: Q = Δ U + A {\displaystyle Q=\Delta U+A} Phương trình nói rằng lương nhiệt Q {\displaystyle Q} cung cấp cho hệ sẽ được dùng để tăng nội năng Δ U {\displaystyle \Delta U} và thực hiện công A {\displaystyle A} . Biểu thức trên phản ánh đúng sự vận hành của một động cơ nhiệt hơn biểu thức bảo toàn năng lượng.