自然界的所有物质都具有能量，能量有多种形式。实践证明，能量可以从一种形式转变为另一种形式，但在转变过程中，能量既不能凭空创造也不能无形消灭，即总能量保持不变，这就是能量守恒原理，它是人们通过无数次实验和实践总结出来的。特别是焦耳（Joule）做了大量的热功转换实验，建立了热功当量转化关系，即1cal（卡）=4.184J（焦），从而为能量守恒原理提供了科学依据。将能量守恒原理应用到宏观的热力学系统即为热力学第一定律。
