Energi kan ikke skabes eller ødelægges. Den kan kun skifte form. Dette princip, energibevarelse, er en af ​​fysikkens mest grundlæggende love. En rutsjebanevogn på toppen af ​​en bakke har potentiel energi. Når den falder, bliver denne energi til kinetisk energi. I bunden kører bilen hurtigt. Når den klatrer op ad den næste bakke, bliver den kinetiske energi til potentiel energi igen. Den samlede mængde energi forbliver den samme hele vejen igennem, minus lidt tab til friktion og luftmodstand.

Loven gælder for ethvert system, fra et svingende pendul til en kernereaktion. I et lukket system er den samlede energi konstant. I et åbent system kan energi komme ind eller ud, men den skabes eller ødelægges aldrig. Termodynamikkens første lov er en erklæring om energibevarelse. Den siger, at ændringen i et systems indre energi er lig med den tilførte varme minus det arbejde, systemet udfører. Energibevarelse er ikke bare en bogholderiregel. Det er en begrænsning, der former, hvad der er muligt. En evighedsmaskine, som ville skabe energi ud af ingenting, er umulig af denne grund.

Energiformer

• Kinetisk. Bevægelsesenergi.
• Potentiale. Lagret energi på grund af position eller tilstand.
• Termisk. Energi af tilfældig partikelbevægelse.
• Kemikalie. Energi lagret i bindinger.
• Atomkerne. Energi lagret i atomkerner.

Energi bevares, men den bliver ofte mindre nyttig. Det er emnet for termodynamikkens anden lov, som introducerer entropi.