Область применимости первого начала термодинамики охватывает системы, в которых происходит преобразование энергии, а также обмен энергии с окружающей средой. Оно описывает сохранение энергии в системе, то есть сумма внутренней энергии системы и её работы равна изменению внутренней энергии системы.

Существуют системы, для которых первое начало термодинамики может быть нарушено. Например, если система находится в условиях, где не выполняются основные предположения термодинамической теории (например, медленные процессы, квантовые эффекты и др.), то первое начало термодинамики может не применяться.

Второе начало термодинамики для замкнутых систем формулируется как невозможность перевода тепла из более холодного тела в более горячее без внешнего энергетического воздействия. Это выражается в увеличении энтропии замкнутой системы или установлении равновесия в системе при достижении максимальной энтропии.