Энергию нельзя создать или уничтожить. Она может только менять форму. Этот принцип, закон сохранения энергии, является одним из самых фундаментальных законов физики. Вагончик американских горок на вершине холма обладает потенциальной энергией. При спуске эта энергия превращается в кинетическую. Внизу вагончик движется быстро. При подъеме на следующий холм кинетическая энергия снова превращается в потенциальную. Общее количество энергии остается неизменным на протяжении всего пути, за вычетом небольшой потери на трение и сопротивление воздуха.

Этот закон применим к любой системе, от качающегося маятника до ядерной реакции. В замкнутой системе полная энергия постоянна. В открытой системе энергия может поступать или выходить, но она никогда не создается и не уничтожается. Первый закон термодинамики — это формулировка закона сохранения энергии. Он гласит, что изменение внутренней энергии системы равно сумме подводимого тепла и работе, совершаемой системой. Закон сохранения энергии — это не просто правило учета. Это ограничение, определяющее возможности. По этой причине вечный двигатель, который создавал бы энергию из ничего, невозможен.

Формы энергии

• Кинетическая. Энергия движения.
• Потенциал. Накопленная энергия, обусловленная положением или состоянием.
• Тепловая. Энергия случайного движения частиц.
• Chemical. Энергия, запасенная в связях.
• Ядерный. Энергия, запасенная в атомных ядрах.

Энергия сохраняется, но часто становится менее полезной. Этому посвящен второй закон термодинамики, который вводит понятие энтропии.