能量守恒的思想最初是由德国物理学家J.迈尔在实验的基础上于1842年提出来的。在此之后，英国物理学家J.焦耳做了大量实验，用各种不同方法求热功当量，所得的结果都是一致的。也就是说，热和功之间有一定的转换关系。以后经过精确实验测定得知1卡=4.184焦。
1847年德意志科学家H.亥姆霍兹对热力学第一定律进行了严格的数学描述并明确指出：“能量守恒定律是普遍适用于一切自然现象的基本规律之一。”到了1850年，在科学界已经得到公认。
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能量可以不用表现为物质、动能或是电磁能的方式而储存在一个系统中。一个简单的例子就是在重力场中往上提升一个物体到某一高度所需要做的功就是位能。任何形式的能量可以转换成另一种形式。
在所有能量转换的过程中，总能量保持不变，原因在于总系统的能量是在各系统间做能量的转移，当从某个系统间损失能量，必定会有另一个系统得到这损失的能量，导致失去和获得达成平衡，所以总能量不改变。
虽然一个系统的总能量，不会随时间改变，但其能量的值，可能会因为参考系而有所不同。例如一个坐在飞机里的乘客，相对于飞机其动能为零；但是相对于地球来说，动能却不为零，也不能以单独动量去与地球相比较。
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