Первый закон термодинамики можно использовать для анализа различных тепловых процессов, например:

• Изохорный процесс. 2 Происходит в системе при постоянном объёме. 2 При таком процессе объём газа не меняется, и, согласно первому началу термодинамики, изменение внутренней энергии равно количеству переданного тепла. 2 Если газ нагревается, то его внутренняя энергия увеличивается, а при охлаждении — уменьшается. 2
• Изотермический процесс. 2 Происходит в системе при постоянной температуре. 2 Поскольку при таком процессе внутренняя энергия газа не меняется, то всё переданное газу количество теплоты идёт на совершение работы. 2 Пример такого процесса — кипячение воды в открытой кастрюле: вода будет совершать работу (переходить в газообразное состояние — пар), но температура оставшейся массы воды будет оставаться на уровне 100 градусов Цельсия. 4
• Адиабатный процесс. 25 Процесс, протекающий без теплообмена. 3 Тогда система может совершать работу либо за счёт уменьшения внутренней энергии (газ расширяется), либо за счёт работы внешних тел над системой (происходит сжатие газа). 3

Также первый закон термодинамики объясняет принцип работы тепловых машин и установок и является методом расчёта их мощности. 4