Změna vnitřní energie termodynamické soustavy se rovná součtu tepla dodaného soustavě a práce vykonané na soustavě.
kde ΔU je změna vnitřní energie, Q je teplo, W je práce
Jestliže Q > 0 (soustava teplo přijímá) a W > 0 (na soustavu je vykonávána práce), pak ΔU > 0 (vnitřní energie roste).
Jestliže Q < 0 (soustava teplo odevzdává) a W < 0 (soustava koná práci), pak ΔU < 0 (vnitřní energie klesá).
Neexistuje perpetuum mobile 1. stupně, tj. tepelný stroj, který by konal práci, aniž by spotřebovával energii.