某物质循环一周回复到初始状态，不吸热而向外放热或作功，这叫“第一类永动机”。

这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断的对外做功。焦耳在1840～1848年间做了大量实验，测定了热与多种能量的相互转化时的严格的数量关系。焦耳实验表明，自然界的一切物质都具有能量，它可以有多种不同的形式，但通过适当的装置，能从一种形式转化为另一种形式，在相互转化中，能量的总数量不变。能量守恒转换定律的建立，对制造永动机的幻想作了最后的判决，因而热力学第一定律的另一种表述为：“不可能制造出第一类永动机”。