তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র (First Law of Thermodynamics) শক্তি সংরক্ষণ সূত্রের উপর ভিত্তি করে গঠিত। এই সূত্র অনুযায়ী, শক্তি সৃষ্টি বা ধ্বংস করা যায় না, এটি কেবল এক রূপ থেকে অন্য রূপে রূপান্তরিত হয়। তাপ ও কাজ পরস্পরের রূপান্তরযোগ্য শক্তির দুই রূপ।

• যখন যান্ত্রিক শক্তিকে তাপে বা তাপকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করা হয়, তখন তাদের পরিমাণ পরস্পরের সমানুপাতিক হয়।

• অর্থাৎ,
  W ∝ H
  বা, W = JH
  এখানে—
  W = কাজের পরিমাণ (Work done)
  H = তাপের পরিমাণ (Heat supplied)
  J = জুলের ধ্রুবক (Mechanical equivalent of heat)

• J-কে বলা হয় তাপের যান্ত্রিক সমতা বা জুল তুল্যাঙ্ক, যার মান ১ ক্যালরি = ৪.১৮৬ জুল।

• বিজ্ঞানী জেমস প্রেসকট জুল (James Prescott Joule) প্রথম কাজ ও তাপের মধ্যে সম্পর্ক স্থাপন করেন এবং পরীক্ষার মাধ্যমে প্রমাণ করেন যে কাজ ও তাপ শক্তির দুই ভিন্ন রূপ হলেও তাদের মধ্যে একটি নির্দিষ্ট সমতা বজায় থাকে।

• সুতরাং, কোনো সিস্টেমে সরবরাহকৃত তাপ শক্তি (Q) সমান হয় সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তির বৃদ্ধি (ΔU) এবং সিস্টেম কর্তৃক সম্পন্ন কাজের (W) যোগফলের সমষ্টি।

গাণিতিকভাবে সূত্রটি লেখা যায়:
[
Q = ΔU + W
]

অর্থাৎ, তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র অনুযায়ী, মোট শক্তি অপরিবর্তিত থাকে—এটি কেবল এক রূপ থেকে অন্য রূপে রূপান্তরিত হয়।