Energia määritellään fyysisen järjestelmän kykyä suorittaa työ. On kuitenkin tärkeätä pitää mielessä, että vain koska energiaa on olemassa, se ei tarkoita, että sen välttämättä on käytettävissä työn tekemiseen.
Energian muodot
Energiaa esiintyy useissa muodoissa kuten lämpö, kineettinen tai mekaaninen energia, valo, Mahdollinen energia, ja sähköenergiaa.
- lämpö - Lämpö tai lämpöenergia on energiaa, joka syntyy atomien tai molekyylien liikkeistä. Sitä voidaan pitää energian suhteen lämpötilaan.
- Kineettinen energia - Kineettinen energia on liikkeen energiaa. Heilahtavassa heilurissa on kineettistä energiaa.
- Mahdollinen energia - Tämä on esineen sijainnista johtuvaa energiaa. Esimerkiksi pöydällä olevalla pallalla on potentiaalista energiaa lattiaan nähden, koska painovoima vaikuttaa siihen.
- Mekaaninen energia - Mekaaninen energia on kehon kineettisen ja potentiaalisen energian summa.
- valo - Fotonit ovat eräänlainen energia.
- Sähköenergia - Tämä on energiaa varautuneiden hiukkasten, kuten protonien, elektronien tai ionien, liikkeestä.
- Magneettinen energia - Tämä energian muoto johtuu magneettikentästä.
- Kemiallinen energia - Kemiallinen energia vapautuu tai imeytyy kemiallisten reaktioiden avulla. Se tuotetaan hajottamalla tai muodostamalla kemiallisia sidoksia atomien ja molekyylien välille.
- Ydinenergia - Tämä on energiaa, joka syntyy vuorovaikutuksesta atomin protonien ja neutronien kanssa. Tyypillisesti tämä liittyy vahvaan voimaan. Esimerkkejä ovat fission ja fuusion avulla vapautuva energia.
Muita energiamuotoja voivat olla geoterminen energia ja energian luokittelu uusiutuvaksi tai uusiutumattomaksi.
Energiamuotojen välillä voi olla päällekkäisyyksiä, ja esineellä on poikkeuksetta useampi kuin yksi tyyppi kerrallaan. Esimerkiksi heilahtavalla heilurilla on sekä kineettistä että potentiaalista energiaa, lämpöenergiaa ja (koostumuksestaan riippuen) sillä voi olla sähkö- ja magneettienergiaa.
Energian säästölaki
Mukaan laki energiansäästöstä, järjestelmän kokonaisenergia pysyy vakiona, vaikka energia voi muuttua toiseen muotoon. Esimerkiksi kaksi törmäävää biljardipalloa voi levätä, mistä johtuva energia muuttuu terveeksi ja kenties vähän lämpöä törmäyskohdassa. Kun pallot ovat liikkeessä, niillä on kineettinen energia. Ne ovat liikkeessä tai liikkumatta, heillä on myös potentiaalista energiaa, koska ne ovat pöydällä maanpinnan yläpuolella.
Energiaa ei voida luoda eikä tuhota, mutta se voi muuttaa muotoja ja liittyy myös massaan. Massanergian ekvivalenssiteoria väittää, että esineellä, joka on levossa referenssikehyksessä, on lepoenergia. Jos esineelle syötetään lisäenergiaa, se tosiasiallisesti lisää kohteen massaa. Esimerkiksi, jos lämmität teräslaakeria (lisäämällä lämpöenergiaa), nostat sen massaa hieman.
Energian yksiköt
SI-energiayksikkö on joule (J) tai newtonin metri (N * m). Joule on myös SI-yksikkö.