Lors d'une transformation thermodynamique, le gaz reçoit une quantité de chaleur de 200 joules et il fournit un travail de 300 joules au milieu extérieur. Quelle est la variation d'énergie interne du gaz lors de cette transformation ? On applique le premier principe de la thermodynamique.
Le premier principe thermodynamique en système ouvert s'écrit : correspond au transfert thermique reçu par le système durant l'intervalle de temps dt. La pertinence des signes se vérifie rapidement : si le système perd de l'énergie, la grandeur sera négative (transfert d'énergie au milieu extérieur).
La thermodynamique décrit l’évolution de systèmes qui subissent des échanges d’énergies avec l’extérieur. Il y a donc, comme en mécanique par exemple, la notion de système. Tout ce qui est en dehors du système est considéré comme le milieu extérieur. Il faudra donc faire attention à choisir correctement ce système afin de répondre aux questions.
Dans le cas des systèmes thermodynamiques fermés, il s'énonce de la manière suivante : « Au cours d'une transformation quelconque d'un système fermé, la variation de son énergie est égale à la quantité d'énergie échangée avec le milieu extérieur, par transfert thermique (chaleur) et transfert mécanique ( travail ). »