Hukum pertama termodinamika merupakan salah satu contoh hukum kekekalan energi. Artinya, energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat berubah dari bentuk satu ke bentuk lainnya.
Hukum I termodinamika menyatakan bahwa untuk setiap proses apabila kalor (Q) diberikan kepada sistem dan sistem melakukan usaha (W), maka akan terjadi perubahan energi dalam ( ^ U ). Pernyataan ini dapat dituliskan secara matematis sebagai berikut.
^ U = Q – W atau Q = ^ U + W
1. Q dianggap positif (+) apabila kalor memasuki sistem.
2. W dianggap positif (+) apabila usaha dilakukan oleh sistem.
3. ^ U dianggap positif (+) apabila energi dalam sistem bertambah.
4. Q dianggap negatif (–) apabila kalor keluar dari sistem.
5. W dianggap negatif (–) apabila lingkungan melakukan usaha pada sistem.
6. ^ U dianggap negatif (–) apabila energi dalam sistem berkurang.
Berdasarkan teori kinetik gas energi dalam (U) merupakan energi total molekul-molekul gas yang besarnya tergantung pada jumlah molekul (N) dan suhu mutlak gas (T).
U = NEk = Nf ( 1 kT),
......................... 2
dengan f sebagai derajat kebebasan.
