A Primeira Lei da Termodinâmica está relacionada ao princípio da conservação de energia. No entanto, o conceito de calor, por sua natureza estatística e macroscópica, não é aplicável a partículas isoladas, como aquelas tratadas pela mecânica clássica.

A relevância das funções de estado na termodinâmica, como a energia interna, reside precisamente no fato de que seus valores são independentes do caminho percorrido entre dois estados, permitindo que suas variações sejam determinadas exclusivamente a partir das condições inicial e final do sistema.

Durante a transferência de energia, tanto o calor quanto o trabalho são formas de movimento organizado das partículas, sendo indistinguíveis quanto à natureza microscópica do processo envolvido.

Desde que não haja transformação química nem alteração no número de partículas, a energia interna de um sistema tende a ser maior em temperaturas mais elevadas, em comparação à mesma substância em um estado termicamente mais frio.

As moléculas de um gás se movem aleatoriamente, ocupando todo o volume disponível, o que evidencia a tendência natural à desordem. Essa tendência é descrita pela entropia (S), cuja elevação acompanha processos espontâneos, conforme estabelece a Segunda Lei da Termodinâmica.