ya'nın içsel enerji transferi olarak açıklanabilecek olaylardır. Diğer taraftan, rüzgar, yağmur, dolu, kar, aydınlanma, hortumlar, fırtınalar gibi meteorolojik olaylar güneş enerjisinin ve Dünya'nın atmosferinin meydana getirdiği enerji transferinin bir sonucudur.

Kozmoloji ve astronomide; yıldız, nova, süpernova, gökcisimleri ve gama ışık patlaması olayları maddenin enerji transferlerinin en yüksek evrensel üretimidir. Yıldızlarla ilgili Güneşi de içeren bütün olaylar çeşitli enerji transferleri tarafından yürütülür. Bu tür enerji transferleri ya astronomik nesnelerin çeşitli sınıflarında (yıldızlar, beyaz cüceler vs.) maddenin yer çekimsel hareketidir ya da ışıksal elementlerin, öncelikli hidrojenin nükleer füzyonundan dolayıdır.

Dünya'da yaşayan neredeyse her organizma Güneş'ten dışsal bir enerji ışınıma (radyasyonuna) bağımlıdır. Yeşil bitkiler bu şekilde gelen enerjiyi farklı biçimlerde kimyasal bileşiklere çevirirler. Bitkiler dışındaki canlıların neredeyse tamamı bu kimyasal enerjiyi büyüyebilmek ve yenilenebilmek için kullanır. Yetişkin bir insana oksijen ve besin moleküllerinin(bunlar daha çok glukoz (C6H12O6) ve stearin (C57H110O6) gibi karbonhidratlar ve yağlardır.) İnsana, bitkilerin ürettiği bu enerjiden farklı biçimlerde günlük 1500-2000 kalori(6-8 MJ) enerji alması önerilir. Besin molekülleri mitokondride su ve karbondioksite oksitlendirilir.

Ve bu enerjinin bir kısmı ADP'yi ATP'ye çevirmek için kullanılır.

Karbonhidrat ya da yağın içindeki kimyasal enerjinin geriye kalan kısmı ısıya dönüştürülür: ATP bir tür "enerji birimi" olarak kullanılır ve bölündüğü ve su ile tepkimeye girdiği zaman içerdiği kimyasal enerjinin bir kısmı başka metabolizma için kullanılır.( metabolik yolların her aşamasında bir miktar kimyasal enerji ısıya dönüştürülür.) Gerçek kimyasal enerjinin sadece küçük bir bölümü iş için kullanılır:

Yaşayan organizmaların aldıkları(kimyasal ya da ışıma enerjisi) enerjiyi kullanmada verimsiz(fiziksel anlamda) oldukları görülecektir ve gerçek makinelerin çoğunun daha verimli olduğu doğrudur. Büyüyen organizmalarda, ısıya dönüşen enerji hayati bir amaç sunar: organizma dokularının inşa edildikleri moleküller bakımından oldukça düzenli olmalarına izin verir. Termodinamiğin ikinci yasasına göre: enerji(ve madde) evren karşısında daha düzgün olarak yayılma eğilimindedir: özel bir alanda enerji(ya da madde) toplamak için; evrende("çevrede")4 kalan enerjinin daha büyük bir miktarını yaymak gerekir. Basit organizmalar daha karmaşık olanlardan daha fazla enerjiye ulaşabilir ama karmaşık organizmalar daha küçük bileşenlerine ayrışamayan ekolojik hücreyi işgal edebilir. Kimyasal enerjinin bir kısmının bir metabolik yolun her aşamasında ısıya dönüşümü ekolojide gözlenen biyokütle piramidinin arkasındaki fiziksel bir sebeptir: Besin zincirinin ilk aşamasından alınan karbonun(Fotosentezle sabitlenmiş 124.7 Pg/a karbon olarak hesaplanmıştır.) 64.3 Pg/a(%52)'si yeşil bitkilerin5 metabolizması için kullanılır, kalanı da karbondioksite ve ısıya geri dönüştürülür.

Enerji olgusu ve transferi en doğal olayı açıklama ve tahmin etmede hayati önem taşır. Enerjinin bir biçimi sık sık isteyerek bir diğerine dönüştürülebilir. Örneğin; bir batarya kimyasal enerjiden elektrik enerjisine; bir baraj, yer çekimsel potansiyel enerjiden hareket eden suyun kinetik enerjisine ve sonunda elektrik jeneratörü aracılığıyla elektrik enerjisine dönüşür.

Enerjinin emek ve ısının iki temel kanunuyla – Carnot teoremi ve termodinamiğin ikinci kanunu- nasıl etkili bir şekilde diğer biçimlere dönüştürüleceği konusunda katı sınırlar vardır. Bir motor çalışması için kullanıldığında bu sınırlar özellikle kanıt olacaktır. Bazı enerji transferleri oldukça etkili olabilir.

Enerji transferinin yönü ( hangi enerji türü hangi enerji türüne dönüşür) genellikle entropi ( var olan tüm serbestlik derecesi içinde eşit enerji dağılımı) göz önünde tutularak tarif edilir. Pratikte bütün enerji dönüşümleri küçük ölçekte imkanlıdır fakat belirli büyük dönüşümler imkanlı değildir çünkü enerji ya da maddenin rastgele daha konsantre biçimlere ya da küçük alanlara taşınacağı istatiksel açıdan pek mümkün değildir.

Big Bang’den bu yana var olan çeşitli potansiyel enerji türleri, tetikleyici bir mekanizma var olduğunda sonradan “ serbest bırakılmış” olan (kinetik ya da radyan enerji gibi daha aktif enerji türlerine dönüştürülmüş) evrendeki enerji dönüşümlerinin karakterini oluşturmuştur. Uranyum ve toryum gibi ağır izotoplarda saklı bulunan enerjinin nükleosentez yoluyla açığa çıkarıldığı radyoaktif çözülme bu sürecin örneklerinden biridir. Nükleosentez, ağır elementlerin Güneş sistemi ve Dünya’ya dahil edilmesinden önce, süpernova yer çekimi çöküşünden çıkan yer çekimsel potansiyel enerjiyi ağır elementlerin yaratılmasında depolayan bir süreçtir. Bu enerji nükleer fisyon bombalarında ya da sivil nükleer enerji üretiminde tetiklenir ve serbest bırakılır.

Benzer olarak, kimyasal patlama durumunda, kimyasal potansiyel enerji çok kısa bir zaman diliminde kinetik ve ısıl enerjiye dönüşür. Buna başka bir örnek ise sarkaçtır. Sarkacın en yüksek noktasında kinetik enerji sıfırdır ve yer çekimsel potansiyel enerjisi en yüksek düzeydedir. En aşağı noktasında ise kinetik enerjisi maksimumdur ve potansiyel enerjisindeki azalmaya eşittir. Eğer sürtünme ve diğer kayıplar göz ardı edilirse,bu süreçler arasında enerji dönüşümü kusursuz olacaktır ve sarkaç sonsuza kadar salınımına devam edecektir.

Transferde Enerjinin Korunumu ve Kütle Enerji ölçülebildiği yerde sıfır ivmeyle bir sisteme hapsedildiğinde bir ağırlık yaratır. Bu ağırlık kütleye denktir ve bu kütle ağırlıkla her zaman ilişkilidir. Kütle ayrıca enerjinin belirli miktarına denktir ve kütle enerji denkliğinde belirtildiği gibi aynı şekilde enerjiyle ilişkili görünür. Albert Einstein’ın bulduğu E = mc² formülü özel görelilik içinde durgun kütle ve durgun enerji arasındaki ilişkiyi ölçer. J. J. Thomson (1881), Henri Poincaré (1900), Friedrich Hasenöhrl (1904) ve diğerleri (daha fazla bilgi için: Mass-energy equivalence#History).

Madde enerjiye dönüştürülebilir (ya da tam tersi) fakat kütle hiçbir zaman yok edilemez, madde ve enerjinin birbirine dönüştüğü bütün durumlarda kütle- enerji denkliği hem kütle hem de enerji için sabit kalır. Ancak, c² sıradan insan ölçeğine çok büyük ölçüde bağlı olduğundan, sıradan madde miktarının ısı, ışık, digger radyasyon gibi gibi enerji türlerine dönüşmesi, nükleer silah ve nükleer reaktörlerde görülebileceği gibi, çok büyük miktarda enerji bırakır( örneğin 1 kg’dan ~ jul yani 21 megaton TNT üretilir). Aksine, bir birim enerjiye denk düşen kütle denkliği çok küçüktür. Bu da çok büyük bir enerji kaybı olmadıkça, çoğu sistemden enerji kaybını ağırlık aracılığıyla ölçmenin neden zor olduğunu gösterir. Enerjinin maddeye dönüşümünün örnekleri yüksek enerjili nükleer fizikte bulunur.

Enerji transferini yararlı bir çalışmaya dönüştürmek termodinamiğin ana konularından biridir. Doğada, enerji transferi temel olarak iki sınıfa ayrılır: ısı bilgisi olarak tersinir ve ısı bilgisi olarak tersinmez. ısı bilgisindeki tersinir süreç, enerjinin daha yoğun biçimlerine geri kazandırılamadığından ( düşük kuantum dereceleri) hiçbir enerjinin bir hacimdeki var olan boş enerji derecelerine dağılmadığı süreçtir. Tersinir bir süreç bu tür dağılmanın gerçekleşmediği bir süreçtir. Örneğin, bir tür potansiyel alandan diğerine gerçekleşen enerji transferi tersinirdir, yukarıda sarkaç sistemi örneğinde de belirtildiği gibi. Isının üretildiği süreçlerde, düşük enerjinin kuantum dereceleri alanda atomlar arasındaki mümkün olan uyarılmaları ifade eder ve 100% etkili bir şekilde diğer enerji biçimlerine dönüşmek için enerji parçası için depo gibi hareket eder. Bu durumda enerjinin bir kısmı ısı olarak kalmalıdır. Enerji evrende tamamen kullanılabilecek enerji olarak geri kazandırılamaz, kuantum derecelerindeki düzensizliğin artışı gibi ısının bazı diğer türlerindeki artışın bedeli istisnai bir durumdur, ( madde patlaması ya da bir kristalde rastgele sıralama gibi)

Evren zamanla evrimleştikçe, evrimin enerjisi de tersinmez derecelerde hapsedilmiş olur.( yani ısı ya da diğer türlerin düzensizlikte yükselmesi). Bu durum evrenin kaçınılmaz ısı bilgisi ısıl dengeliliğine işaret eder. Bu ısıl dengelilikte evrenin enerjisi değişmez fakat enerjinin ısı motorlarıyla çalışmaya uygun olan kısmı ya da diğer kullanılabilir enerji türlerine dönüştürülebilen kısmı ( ısı motorlarına bağlı çalışan jeneratörlerin kullanımı yoluyla) daha az büyür.

Daha yavaş bir süreçte, Dünya’nın merkezindeki bu atomların radyoaktif ayrışması ısı açığa çıkarır. Bu ısıl enerji orojonez yoluyla levha tektoniklerini hareket ettirir ve dağları yükseltebilir. Bu yavaş yükseltme ısıl enerjinin bir yer çekimsel potansiyel enerji deposu olduğuna işaret eder, tetikleyici bir olaydan sonra bu yükselim toprak kaymasında aktif kinetik enerjiyi de ortaya çıkarabilir. Depremler ayrıca kayalardaki depolanmış elastik potansiyel enerjiyi de ortaya çıkarır, bu depo sonuç olarak aynı radyoaktif ısı kaynaklarından üretilmiştir. Böylelikle, şimdiki anlayışa göre, deprem ve toprak kayması gibi birbirine yakın olaylar Dünya’nın yer çekimi alanındaki ve kayalardaki elastik şekil değiştirmedeki (mekanik potansiyel enerji) depolanmış potansiyel enerjiyi açığa çıkarırlar. Bundan önce, uzun süreli imha edilmiş supernova yıldızlarının çöküşünün bu atomları yaratmasından bu yana, bu olaylar ağır elementlerdeki birikmiş enerjinin ortaya çıkmasını yansıtıyordu.

Evrenin şafağında başlayan başka bir dönüşüm zinciri ise Güneş’teki hidrojenin nükleer füzyonlarının Big Bang zamanında yaratılan başka bir enerji deposunu ortaya çıkarmasıdır. Bu zamanda teoriye göre,uzay genişledi ve evren hidrojenin tamamen daha ağır elementlerle kaynaşması için çok hızlı bir şekilde soğudu. Bu hidrojenin füzyon yoluyla ortaya çıkarabilecek bir potansiyel enerji deposu olduğunu gösterir. Hidrojen bulutları yıldızları ürettiğinde, hidrojen bulutlarının yer çekimsel çöküşünden üretilen ıs