Energia nu poate fi creată sau distrusă. Se poate doar transforma. Acest principiu, conservarea energiei, este una dintre cele mai fundamentale legi ale fizicii. Un roller coaster în vârful unui deal are energie potențială. Pe măsură ce coboară, acea energie devine energie cinetică. La baza dealului, mașina se mișcă rapid. Pe măsură ce urcă următorul deal, energia cinetică devine din nou energie potențială. Cantitatea totală de energie rămâne aceeași pe tot parcursul dealului, minus o mică parte pierdută din cauza frecării și a rezistenței aerului.

Legea se aplică fiecărui sistem, de la un pendul oscilant până la o reacție nucleară. Într-un sistem închis, energia totală este constantă. Într-un sistem deschis, energia poate intra sau ieși, dar nu este niciodată creată sau distrusă. Prima lege a termodinamicii este o afirmație a conservării energiei. Ea spune că schimbarea energiei interne a unui sistem este egală cu căldura adăugată minus lucrul mecanic efectuat de sistem. Conservarea energiei nu este doar o regulă contabilă. Este o constrângere care modelează ceea ce este posibil. O mașină în mișcare perpetuă, care ar crea energie din nimic, este imposibilă din acest motiv.

Forme de energie

• Cinetic. Energia mișcării.
• Potențial. Energie stocată datorită poziției sau stării.
• Termică. Energia mișcării aleatorii a particulelor.
• Substanță chimică.Energie stocată în legături.
• Nuclear. Energie stocată în nucleele atomice.

Energia se conservă, dar adesea devine mai puțin utilă. Acesta este subiectul celei de-a doua legi a termodinamicii, care introduce entropia.