热力学第一定律，也称为 能量守恒定律，是描述物理学中热学规律的定律之一。它指出，在一个热力学系统中，能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
热力学第一定律的数学表达式为：
\[ \Delta U = Q + W \]
其中：
\（\Delta U\） 是系统内能的变化量。
\（Q\） 是系统从外界吸收的热量（吸热为正，放热为负）。
\（W\） 是系统对外界做的功（对外做功为负，外界对物体做功为正）。
这个定律可以应用于以下几种情况：
单纯通过做功来改变物体的内能：
内能的变化量等于外界对物体所做的功，即 \（\Delta U = W\）。
单纯通过热传递来改变物体的内能：
内能的变化量等于从外界吸收的热量，即 \（\Delta U = Q\）。
在做功和热传递同时存在的过程中：
系统内能的变化量等于从外界吸收的热量和外界对系统所做功的和，即 \（\Delta U = Q + W\）。
热力学第一定律不仅适用于宏观物体，还适用于微观粒子，如电子、光子等。它是物理学中最重要的基本定律之一，适用于所有涉及能量转化和守恒的过程。
此外，热力学第一定律还揭示了第一类永动机的不可能性。第一类永动机是一种不消耗任何能量却能不断对外做功的机器，这显然违背了能量守恒定律，因此是不可能实现的。