Zasada ta stwierdza, że energię wewnętrzną gazu można zmienić na dwa sposoby:
1. w wyniku przepływu ciepła Q, pomiędzy gazem, a jego otoczeniem,
2. na skutek pracy W, wykonanej przez gaz lub pracy wykonanej nad gazem.
Zmiana energii wewnętrznej gazu ΔU jest równa sumie ciepła i pracy zgodnie ze wzorem: ΔU=Q+W.
Gdy dostarczymy ciepło do gazu, to Q > 0 , a gdy gaz oddaje ciepło, to Q < 0. Podobnie gdy praca jest wykonana nad gazem, to W > 0, a jeśli gaz wykonuje pracę to W < 0.
Przykład:
O ile zmieniła się energia wewnętrzna gazu odizolowanego cieplnie od otoczenia, jeżeli sprężono go wykonując nad nim pracę W = 300 J?
Rozwiązanie:
Ponieważ gaz był odizolowany cieplnie od otoczenia, to nie było przepływu ciepła, zatem Q = 0 i tym samym ΔU=W=300 J.
Jedyną przyczyną zmiany energii wewnętrznej była praca wykonana nad gazem (W > 0), która spowodowała wzrost energii o 300 J. Gdyby taką samą pracę wykonał gaz rozprężając się (W < 0), to jego energia wewnętrzna zmalałaby o 300 J. Gaz wykonałby tę pracę kosztem swojej energii wewnętrznej.