Ответом на этот вопрос и является первый закон термодинамики, который, по сути, является законом сохранения энергии (тепловой) в термодинамических (тепловых) процессах.

Рассмотрим этот закон:

То есть - изменение внутренней энергии – это простая сумма переданной телу теплоты - и выполненной над телом внешними силами работы -.

Однако более распространена несколько иная формулировка этого закона, так как термодинамика – наука, описывающая действия тепловых машин, а тепловые машины, в свою очередь, основываются на принципе выполнения расширяющимся газом некоторой работы (например, двигатели внутреннего сгорания (рис. 1) и т .д.)

Рис. 1. Принцип действия двигателя внутреннего сгорания (Источник)

Рассмотрим эту формулировку:

Здесь: - переданное порции газа тепло; - прирост внутренней энергии газа; - выполненная газом работа. То есть вся энергия, переданная газу извне, идёт на увеличение внутренней энергии газа (разгон молекул газа), и на выполнение газом механической работы.

Первый закон термодинамики не только задаёт связь между разными формами энергии в термодинамическом процессе, но и опровергает возможность существования вечного двигателя.