热力学基本定律之一，能的转化和守恒定律在一切涉及热现象的宏观过程中的具体形式．当物体系统由状态I经某一过程到达状态Ⅱ时，它相应的内能E的改变应满足：

，或W+Q=DE．

其中，W为在状态变化过程中外界对物体系统所做的功，Q为在同一过程中物体系统从外界吸收的热量．这就是热力学第一定律的数学表述，它表示了功、热量和内能之间的转化关系．在应用中应明确：当外界对物体系统做正功时，确定W>0为正值，则若W<0为负值时，应表示是外界对系统做负功，即系统对外界做功；同理，当物体系统从外界吸收热量时，确定Q>0为正值，则若Q<0为负值时，应表示是系统向外界放出热量．显然，过程中物体系统的内能是增加(DE>0)还是减少(DE<0)，取决于W与Q的取值及其总和的正、负．

从能的转化角度考察热力学第一定律．由于功是能的转化的量度，做功使物体系统内能发生变化时，其他形式的能(如机械能、电能等)和内能发生相互转化；热传递使内能发生变化时，只是内能在外界物体与本系统之间的转移，而没有能量形式的转化．定律表示，做功和热传递提供给一个物体系统多少能量，系统的内能就增加多少，能量在转化或转移中守恒．

由于物体的内能是由它系统内部状态所决定，所以热力学第一定律的数学表达式适用于初、末状态确定的任一过程．当物体系统经过某一循环过程又回到初始状态时，系统内能的改变量应为零，因此

W+Q=0或Q=－W．