能量 能量英語energy詞源古希臘語ἐνέργεια羅馬化energeia意为活動操作在物理學中是一個間接觀察到的物理量它往往被視為某一個物理系統對其他的物理系統做功的能力由於功被定義為力作用一段距離因此能量總是等同於沿著一定的長度阻擋某作用力的能力 一個物體所含的總能量奠基於其質量能量如同質量一般不會無中生有或無故消失能量就像質量一樣是一個純量在國際單位制SI中能量的單位是焦耳但是在有些領域中會習慣使用其他單位如千瓦小時或簡稱為千瓦時此即一度電和千卡和電子伏特這些也是功的單位 A系統可以藉由簡單的物質轉移將能量傳輸到B系統因為物質的質量等效於能量然而如果能量不是藉由物質轉移而傳輸能量而是由其他方法轉移能量將會使B系統產生變化因為A系統對B系統作了功這功表現的效果如同於一個力沿一定的距離作用在接收能量的系統裡舉例來說A系統可以藉由轉移輻射電磁能量到B系統而這會在吸收輻射能量的粒子上產生力同樣的一個系統可能藉由碰撞轉移能量而這種情況下被碰撞的物體會在一段距離內受力並獲得運動的能量稱為動能熱可以藉由輻射能轉移或者直接藉由系統間粒子的碰撞而以微觀粒子之動能的形式傳遞 能量可以不表現為物質動能或是電磁能的方式儲存在一個系統中當粒子在與其有交互作用的力場中受外力移動一段距離此粒子移動到這個場的新位置所需的能量便如此的被儲存了當然粒子必須藉由外力才能保持在新位置上否則其所處在的場會藉由釋放儲存能量的方式讓粒子回到原來的狀態這種藉由粒子在力場中改變位置而儲存的能量就稱為位能一個簡單的例子就是在重力場中往上提升一個物體到某一高度所需要做的功就是位能 任何形式的能量可以轉換成另一種形式舉例來說當物體在力場中因力場作用而移動時位能可以轉化成動能當能量是屬於非熱能的形式時它轉化成其他種類能量的效率可以很高甚至達百分之百如沿光滑斜面下滑的物體或者新物質粒子的產生然而如果以熱能的形式存在則在轉換成另一種型態時就如同熱力學第二定律所描述的總會有轉換效率的限制 在所有能量轉換的過程中總能量保持不變原因在於總系統的能量是在各系統間做轉移當某個系統損失能量必定會有另一個系統得到這損失的能量導致失去和獲得達成平衡所以總能量不改變這個能量守恆定律是十九世紀初時提出並應用於任何一個孤立系統其後雖有質能轉換方程式的發現但根據該方程式亦可以把質量視為能量的另一存在形式所以此定律可說依舊成立根據諾特定理能量守恆是由於物理定律不會隨時間改變而得到的自然結果 雖然一個系統的總能量不會隨著時間改變但其能量的值可能會因為參考系而有所不同例如一個坐在飛機裡的乘客相對於飛機其動能為零但是相對於地球來說動能卻不為零