能量既不能被創造，也不能被消滅，它只能從一種形式轉化為另一種形式。能量守恆定律是物理學最基本的定律之一。過山車在山頂時具有位能。當它下坡時，位能轉化為動能。到達山底時，過山車高速行駛。當它爬上下一個山坡時，動能又轉化為位能。總能量始終保持不變，除了摩擦力和空氣阻力造成的少量損失。

這條定律適用於所有系統，從擺動的鐘擺到核反應。在封閉系統中，總能量不變。在開放系統中，能量可以流入或流出，但不會憑空產生或消失。熱力學第一定律是對能量守恆的表達。它指出，系統內能的變化等於系統吸收的熱量減去系統對外做的功。能量守恆不只是一條會計規則，它更是一種限制，決定了事物的可能性。正因如此，能夠憑空產生能量的永動機是不可能的。

能量形式

• 動能。 運動的能量。
• Potential. 因位置或狀態而儲存的能量。
• Thermal. 隨機粒子運動的能量。
• Chemical. 化學鍵中儲存的能量。
• 原子核. 原子核儲存的能量。

能量守恆，但它的利用價值往往會降低。這就是熱力學第二定律所探討的內容，它引入了熵的概念。