什么是第一定律？

于是，在拉瓦锡的物质不灭原理之外，1847年，亥姆霍兹（Hermann von Helmhohz，1821—1894）又增加了一条补充定律：“自然作为一个整体，拥有的能量不可能增加，也不会减少。”宇宙中的能量正如同物质一样，既不能创生，也不能破坏，能量也是如此（迈尔曾于1842年提出过能量守恒概念，要早于焦耳或亥姆霍兹的工作，但它所获得的证据支持不如亥姆霍兹）。

这一思想就叫做热力学第一定律，有时可简单归纳为：“无不能生有”，或者用另外一句话来说，不能以少获多。也就是说：

亥姆霍兹是能量守恒原理的奠基人之一，他也因对眼科学、解剖学和生理学的贡献而各大名热能输入=有用能+废能。

正如布莱克和瓦特所见，热机（瓦特的蒸汽机是第一个成功的例子）可以把气体中储存的热能转变为涡轮和活塞中的动能。也就是说，由于加热后气体膨胀，储存在蒸汽中的热能可以转变为运动。这个系统中最初的能量来源是燃料——木材或者煤炭——中的化学势能，用它产生了蒸汽。

在物理科学的历史中，热力学第一定律是最具革命性的思想之一。正如科学史家克朗比（Alistair Cameron Crombie，1915—1996）所说：“它的含义和它提出的问题，主宰了从法拉第和麦克斯韦的电磁学研究到1900年普朗克引入量子理论这段时期里的物理学。”随着20世纪爱因斯坦物理学的出现，将会证明，能量和物质概念需要放到一起来考虑，显而易见的是，能量有时可以转变为物质，物质也可以转变为能量。

正如麦克斯韦在对亥姆霍兹的颂词中所写：

“要评价亥姆霍兹《论力的守恒》这篇论文的科学价值，我们必须追问热力学和近代物理学其他领域最伟大发现的发现者们，这篇论文他们读过多少遍，在他们的研究生涯中，他们多少次感受到，亥姆霍兹有分量的叙述作用于他们的心头，就像是不可阻挡的驱动力。”

在他的晚年，亥姆霍兹成了量子理论的创建者普朗克（Max Planck，1858—1947）的导师，通过普朗克，亥姆霍兹的影响在20世纪还将进一步延伸。

什么是一价定律？

能量守恒定律应用到热力学上，就是热力学第一定律。换句话说，热力学第一定律就是能量转化和守恒定律在热现象过程中具体的数量关系，即内能和其他形式的能相互转化的数量关系。该定律说明对任一热力学系统从一个状态变化到另一状态的过程中，外界向该系统传递的热量，一部分用来增加系统的内能，另一部分则用于系统对外做功。
热力学第一定律的数字表达式为：ΔE=W+Q，式中ΔE表示系统的内能变化量，W表示外界对系统做功，Q表示系统吸收外界的热量。从上式可见，系统的内能增量等于系统从外界吸收的热量和外界对系统做功的和。在使用这个定律时要注意三个量的符号处理：外界对系统做功，W取正值，系统对外做功W取负值，若系统的体积不变，则W=0；系统从外界吸热，Q取正值，系统对外界放热，Q取负值；系统的内能增加，ΔE取正值，系统的内能减少，ΔE取负值。
在制冷技术中，可以用热力学第一定律来分析各种热力过程中热能、机械能的数量变化及其分配关系。例如，应用热力学第一定律分析制冷循环时，可以得到结论：在压缩式制冷循环中，所消耗的机械能加上从低温热源获取的冷量必然等于制冷剂在冷凝器中放给冷却水或空气的热量。