Az energia nem keletkezik és nem semmisül meg. Csak alakot változtathat. Ez az elv, az energiamegmaradás törvénye, a fizika egyik legalapvetőbb törvénye. Egy hullámvasút egy domb tetején potenciális energiával rendelkezik. Ahogy ereszkedik lefelé, ez az energia mozgási energiává válik. Lent az autó gyorsan mozog. Ahogy felkapaszkodik a következő dombra, a mozgási energia ismét potenciális energiává válik. A teljes energiamennyiség végig ugyanaz marad, levonva egy kis veszteséget a súrlódás és a légellenállás miatt.

A törvény minden rendszerre vonatkozik, a lengő ingától kezdve a magreakcióig. Zárt rendszerben az összenergia állandó. Nyílt rendszerben az energia be- és kiléphet, de soha nem keletkezik és nem is szűnik meg. A termodinamika első főtétele az energiamegmaradás törvénye. Kimondja, hogy a rendszer belső energiájának változása egyenlő a hozzáadott hő és a rendszer által végzett munka különbségével. Az energiamegmaradás nem csupán egy könyvelési szabály. Ez egy olyan korlát, amely meghatározza, hogy mi lehetséges. Egy örökmozgó, amely a semmiből energiát termelne, emiatt lehetetlen.

Az energia formái

• Kinetikus. Mozgási energia.
• Potenciál. Pozíció vagy állapot miatt tárolt energia.
• Thermal. A véletlenszerű részecskemozgás energiája.
• Chemical. Kötésekben tárolt energia.
• Atomenergia. Az atommagokban tárolt energia.

Az energia megmarad, de gyakran kevésbé hasznossá válik. Ez a termodinamika második főtételének tárgya, amely bevezeti az entrópiát.