L'énergie ne peut être ni créée ni détruite. Elle ne peut que se transformer. Ce principe, la conservation de l'énergie, est l'une des lois fondamentales de la physique. Un wagon de montagnes russes, au sommet d'une colline, possède de l'énergie potentielle. Lors de sa descente, cette énergie se transforme en énergie cinétique. En bas, le wagon se déplace rapidement. En remontant la colline suivante, l'énergie cinétique redevient de l'énergie potentielle. La quantité totale d'énergie reste constante, à l'exception d'une petite quantité perdue par frottement et résistance de l'air.

Cette loi s'applique à tous les systèmes, du pendule oscillant à une réaction nucléaire. Dans un système fermé, l'énergie totale est constante. Dans un système ouvert, l'énergie peut entrer ou sortir, mais elle n'est jamais créée ni détruite. Le premier principe de la thermodynamique énonce la conservation de l'énergie. Il stipule que la variation d'énergie interne d'un système est égale à la chaleur ajoutée moins le travail fourni par le système. La conservation de l'énergie n'est pas qu'une simple règle de calcul. C'est une contrainte qui définit le champ des possibles. Une machine à mouvement perpétuel, qui produirait de l'énergie à partir de rien, est impossible pour cette raison.

Formes d'énergie

• Cinétique. Énergie du mouvement.
• Potentiel. Énergie stockée en raison de la position ou de l'état.
• Thermique. Énergie du mouvement aléatoire des particules.
• Chimique. Énergie stockée dans les liaisons.
• Nucléaire. Énergie stockée dans les noyaux atomiques.

L'énergie se conserve, mais elle devient souvent moins utile. C'est l'objet du second principe de la thermodynamique, qui introduit la notion d'entropie.