热力学第一定律指出，对于任何给定系统，能量变化等于在给定时间间隔内传递给系统的热量与系统对周围环境所做的功之间的差。

该原理中提到的能量表示系统的总能量减去势能、动能和内部（分子）形式的能量之和，如电能和化学能。由于内能变化的幅度相对较小，因此在给水分析中通常忽略内能变化。

在水力应用中，能量通常表示为每单位重量的能量，从而产生长度单位。使用这些长度等效项可以让工程师更好地了解系统的最终行为。当使用这些长度等效项时，系统的状态用水头表示。水力系统内任意点处的能量通常由三部分表示：

这些量可用于使用能量方程来表示两个位置之间的水头损失或水头增加。