Energiansäästölaki on tärkeä fysiikan laki. Pohjimmiltaan siinä sanotaan, että vaikka energia voi muuttua lajista toiseen, energian kokonaismäärä ei muutu. Tätä lakia sovelletaan vain suljettuihin järjestelmiin, eli järjestelmiin, jotka eivät voi vaihtaa energiaa ympäristönsä kanssa. Esimerkiksi maailmankaikkeus on suljettu järjestelmä, kun taas työtasolla hitaasti jäähtyvä kahvikuppi ei ole.
Järjestelmät
Jos järjestelmä voi vaihtaa energiaa ympäristöönsä, se ei ole suljettu järjestelmä eikä energiansäästö ole voimassa. Esimerkiksi maa ei ole suljettu järjestelmä, koska se voi sekä vastaanottaa lämpöä auringosta että säteillä lämpöä avaruuteen. Koska se on avoin järjestelmä, sen kokonaisenergia voi muuttua. Maailmankaikkeus kokonaisuutena on suljettu järjestelmä, koska se tietääksemme ei ole yhteydessä muihin järjestelmiin tai maailmankaikkeuksiin. Tämän seurauksena maailmankaikkeuden kokonaisenergia pysyy muuttumattomana.
Energian muodot
Energialla voi olla monia eri muotoja. Esimerkiksi liikkuvalla esineellä on liike- tai liikeenergiaa. Esineellä, joka on nostettu korkealle maanpinnan yläpuolelle, on gravitaatiopotentiaalia, koska painovoima vetää kohdetta ja aiheuttaa sen "halun" pudota. Auringon valo on energiaa säteilyn muodossa. Ruokasi molekyyleillä on kemiallista potentiaalienergiaa, jonka voit erottaa ruoansulatuksen kautta, ja kehossasi on energiaa ilmeisimmässä muodossa - lämpöä.
Energian muuntaminen
Koko maailmankaikkeudessa energiaa ei koskaan tuhota - se vain muuttaa muotoja. Esimerkiksi kallion putoamisen jälkeen sen painovoimapotentiaali korkeudensa vuoksi muuttuu kineettiseksi energiaksi ja kun se osuu maahan, kineettinen energia muuttuu lämmöksi. Kasvit ottavat säteilyä ja muuntavat sen sisältämän energian kemialliseksi potentiaaliseksi energiaksi, jonka puolestaan otat ottaessasi ruokaa. Voimalaitos ottaa kemiallisen potentiaalienergian hiilestä ja muuttaa sen sähköenergiaksi. Kaikissa näissä skenaarioissa energia muuttaa vain muotoja.
Ensimmäinen laki
Ensimmäinen termodynamiikan laki on toinen tapa ilmaista energian säästämisen laki. Siinä sanotaan, että minkä tahansa järjestelmän kokonaisenergian muutos on yhtä suuri kuin tekemän työn määrä vähennettynä sille lämpönä siirrettävällä energiamäärällä. Tämä on vain toinen tapa selittää sama ajatus, koska järjestelmän energia pysyy vakiona, ellei se saa energiaa joko työn tai lämmön muodossa.
