Согласно первому закону термодинамики, количество теплоты, работа и изменение внутренней энергии связаны следующим образом: изменение внутренней энергии термодинамической системы при переходе из одного состояния в другое равно сумме работы, выполненной внешними силами, и количества теплоты, переданной системе извне. Другими словами, количество теплоты, получаемое системой извне при её переходе из одного состояния в другое, расходуется на повышение внутренней энергии системы и на работу, которую она выполняет против внешних сил. Формула закона: ΔU = Q + W, где ΔU — изменение внутренней энергии, Q — тепло, W — работа. Например, при кипячении чайника с водой количество тепла расходуется на нагревание (увеличивается энергия частиц, то есть внутренняя энергия системы), а затем происходит приподнимание крышки — это работа, которую выполняет система.
