永動機對外做功，就是把自己的能量傳遞給外部，相當於自己能夠產生能量、並把能量不斷提供給外部。
這明顯違反了能量既不增加也不減少的能量守恆定律。在能量概念確立之前，就像河水推動水車一樣，人們的主流認識是認為自然界的萬物都是能夠自發運動的。
所以人們就設想自然也一定會產生一種能量為人們利用，其產物就是對永動機的研究。
永動水車
自古以來，人類通過安裝在河流上的水車利用水力抽水或者推動磨子磨粉。有人設想：“如果用水車運轉抽上來的水再來推動水車，這樣不需要河流，水車不也能永遠運轉下去了嗎？”(下圖）。這個設想如果實現，自己提供動力源（水）獨自不停運轉的夢幻裝置（水車）就誕生了。
用自己送到高處的水推動自己不斷運轉下去的“永動水車”
這是17世紀人們研製的一例永動水車。德國的一名技師貝可勒爾在他的書中有介紹，水車（圖中的H），通過齒輪推動右邊的磨（M）碾谷。同時，推動左面的裝置（Q）把水送到高處。目的是被送到高處的水再次推動水車。人們設想，這樣的話，水車就能夠自發的運轉下去。
像這個水車那樣，無需外力、無需提供燃料而能自發地不停運轉的裝置，稱為“永動機”。 在16世紀後半葉，以歐洲為中心，研究永動機曾經風靡一時。但現實是殘酷的，沒有一例獲得成功。
波義耳永動機
一些著名的科學家也進行過永動機的研製。以提出波義耳定律（描述氣體的體積和壓力之間的關係）而聞名的英國化學家羅伯特·波義耳（Robert Boyle，1627～1691），研製了利用毛細現象的“波義耳永動機”(見下圖）。
毛細現象，是因為水的表面張力，水面會沿著容器壁上升。因此，在這個永動機中，水會被細玻璃管吸上來。然而，水會循環嗎？不會，水不會離開容器壁而連續從管內流出。
圓盤+鐵球=永動機？
如下圖，放在當中的鐵球能夠產生使圓盤順時針旋轉的力矩。有人認為，只要沿著順時針方向推它下，圓盤就會一直旋轉下去。
然而，內部小球逆時針的力矩和順時針的力矩，整體是平衡的。因此，只要推他的手一離開圓盤，它就停止旋轉了。
磁鐵小球永動機
如下圖，受磁鐵吸引的鐵球爬上軌道，再從洞中落下。它能夠再次爬上軌道、重複運動嗎？
實際上，如果磁鐵很強，鐵球會被直接吸到磁鐵上，或者直接掉入洞裡之後停在軌道上某個磁力和下滑力相平衡的位置。如果磁鐵較弱，鐵球大概爬不上軌道。
浮力永動機
如下圖。串在一起的浮子，只有右邊的浮子受到浮力，它們是否能夠不停地逆時針轉動？
為了把浮子壓入水槽的底部，需要有比它在水槽底部受到的水壓更大的力（假定不考慮底部會漏水）。水槽中的浮子受到的浮力（使裝置逆時針旋轉的力），不會比它受到的水壓大。
以上是人們研製的各種各樣的永動機的例子。不管利用重力、毛細現象、磁力還是浮力作為動力源，都以失敗告終。
科學造詣很深的文藝復興時期的畫家列昂納多·達·芬奇（1452～1519）也畫有永動機的草圖，但是，他得出的結論是，“這樣的裝置是不可能的”。
總結
能量守恆定律的出現，否定了之前所有的那些自發產生能量的永動機。違反“能量守恆定律”（熱力學第一定律）的永動機，稱為“第一類永動機”。上述的這些永動機，都是第一類永動機。