エネルギーは創造も破壊もされず、形を変えるだけです。この原理、すなわちエネルギー保存の法則は、物理学における最も基本的な法則の一つです。丘の頂上にあるジェットコースターの車両は位置エネルギーを持っています。落下するにつれて、そのエネルギーは運動エネルギーに変わります。麓に着くと、車両は高速で移動しています。次の丘を登るにつれて、運動エネルギーは再び位置エネルギーに戻ります。摩擦や空気抵抗によるわずかな損失を除けば、エネルギーの総量は全体を通して一定に保たれます。

この法則は、振り子から核反応まで、あらゆるシステムに適用されます。閉鎖系では、総エネルギーは一定です。開放系では、エネルギーは出入りできますが、生成も消滅もされません。熱力学第一法則は、エネルギー保存の法則です。この法則によれば、システムの内部エネルギーの変化は、加えられた熱量からシステムが行った仕事量を差し引いたものに等しくなります。エネルギー保存は単なる帳簿上の規則ではありません。それは、何が可能かを規定する制約です。無からエネルギーを生み出す永久機関は、この理由から不可能です。

エネルギーの形態

• 運動エネルギー。 運動のエネルギー。
• ポテンシャル。 位置または状態による蓄積エネルギー。
• 熱エネルギー。ランダムな粒子運動のエネルギー。
• 化学。 結合に蓄えられたエネルギー。
• 原子核。 原子核に蓄えられたエネルギー。

エネルギーは保存されるが、その有用性はしばしば低下する。これが熱力学第二法則の主題であり、エントロピーの概念を導入する。