yan şeyler canlı kalabilmek için kullanılabilir enerjiye ihtiyaç duyar. İnsanlar bu enerjiyi oksijen ile birlikte metabolizmanın ihtiyacını karşılayan yiyeceklerden alır. İnsan uygarlığı enerjinin devamlı uygulanışına çalışma gereksinimi duyar. Örneğin; fosil yakıtlar ekonomide ve politikada hayati bir konudur. Dünya'nın iklimi ve ekosistemi ışık enerjisi ile sürdürülür. Dünya ışık enerjisini büyük oranda Güneşten alır ve iklim ile ekosistem alınan enerji miktarı ile hassas bir biçimde değişir.

Enerji birçok biçimde var olabilir:

Doğa bilimlerinin içerisinde, çeşitli enerji biçimleri tanımlanabilir.


Yukarıdaki liste, enerjinin muhtemel listesi tamamlamak zorunda değildir. Ne zaman doğa bilimcileri enerji korunumu yasası ile çelişen bir olay keşfederlerse, durumu açıklayacak yeni biçimler eklenebilir.

Isı ve iş, sistemin özelliklerini göstermemeleri fakat transfer edilen enerji süreçlerinde olmalarından dolayı özel durumlardır. Genellikle, bir cisimde ne kadar ısı ya da işin bulunduğunu ölçemeyiz fakat bunun yerine belirli yollarla, verilen durumun olduğu sırada, sadece cisimler arasında transfer edilenin ne kadarının enerji olduğudur.

Enerjinin çeşitleri sınıflandırılabilir. Yukarıda sıralananların bazıları listede olanların diğerlerini içerebilir ya da kapsayabilir. Depolanan enerjinin çeşitleri potansiyel enerji olarak adlandırılan doğanın temel kuvvetlerine bağlıdır. Potansiyel enerji, özel bir kuvvet çeşidinin ( kuvvet alanı, alan) etkisi altında olan cisimlerin ya da parçacıkların düzeni içerisinde kaydedilmesidir. Bunlar yer çekimsel enerji ( kütlelerin bir yer çekimsel alan içerisinde toplanması yoluyla depolanan enerji), nükleer enerjinin farklı çeşitleri ( nükleer ve zayıf kuvvetten yararlanarak depolanan enerjidir.), elektriksel enerji ( elektrik alandan...), ve manyetik enerji ( manyetik alandan...).

Diğer alışılmış enerji çeşitleri kinetik ve potansiyel enerjinin karışımının değişimidir. Bir örnek: genellikle makroskobik düzeyde kinetik ve potansiyel enerjinin toplamı mekanik enerjidir. Maddeler içerisindeki elastik enerji ayrıca atomlar ve moleküller arasındaki elektriksel potansiyel enerjiye bağlıdır. Kimyasal enerji elektriksel potansiyel enerji haznesinden salınan ve depolanan ve molekülleri ya da atomik çekirdekleri etkileşime sokan enerjidir.

Klasik mekanik, bir alan içerisindeki konum işlevi olan potansiyel enerji, hızın bir işlevi olan hareket (kinetik) enerji üzerinden hesaplamalar yapar. Konum ve hız bir gözlemci çerçevesinde seçilmelidir. Gözlemci çerçevesini tanımlamak için gerekli olan şeylerden biri sıfır noktasıdır. Bu sıklıkla, Dünya'nın yüzeyinde isteğe bağlı keyfi bir noktadır.

Hareket ya da potansiyel enerjinin bütün biçimleri sınıflandırılmaya girişilmiştir. Richard Feynman şunun altını çizer:

Potansiyel ve hareket enerjisinin bu tanımı uzunluk ölçüsünün tanımına bağlıdır. Örneğin; biri, ısıl potansiyel ve hareket enerjisini içermeyen, makroskobik potansiyel ve hareket enerjisinden bahsedebilir. Ayrıca, kimyasal potansiyel enerji makroskobik bir kavramla adlandırılır. Daha yakın incelemeler atomik ve yarı atomik ölçekte, onun gerçekten potansiyel ve hareket enerjisinin toplamı olduğunu gösterir. Benzer yorumlar nükleer potansiyel enerji ve diğer enerji biçimlerinin en yaygın olanlarına uygulanır. Eğer çeşitli uzunluk ölçekleri ayrıştırılırsa, uzunluk ölçeğindeki bu bağımlılık, genelde olduğu gibi problemli değildir. Fakat, farklı uzunluk ölçekleri gruplandırıldığı zaman karmaşa yükselebilir. Örneğin, sürtünme makroskobik işi mikroskobik ısıl enerjiye dönüştürdüğü zaman böyle olur.

Enerji, çeşitli verimlerde farklı biçimler arasında dönüştürülebilir. Bu arasında dönüştürülen ögelere enerji dönüştürücü denir.

Enerji kelimesi, Yunanca energeia( ἐνέργεια) kelimesinden gelir. Muhtemelen ilk olarak, milattan önce 4. yüzyılda Aristotales'in çalışmalarında görülmüştür. (Antik Yunanca:ἐνέργεια-energeia: “etkinlik, faaliyet”)

Enerji kavramı, Gottfried Leibniz tarafından tanımlanan vis visa(canlı kuvvet) fikrinden çıkmıştır. Leibniz, vis visa'yı cismin kütlesiyle hızının karesinin çarpımı olarak tanımladı. Toplam vis visa'nın korunduğuna inandı. Yavaşlamanın sürtünme (Leibniz ısıl enerjinin, maddenin birbirini takip eden parçalarının karışık hareketinden oluştuğunu düşündü.) yüzünden olmasından dolayı, bu görüş Isaac Newton tarafından kabul edilmesine rağmen, bir yüzyıldan daha fazla bir süre boyunca çoğunluk tarafından kabul görmemiştir.

1807'de, Thomas Young günümüzdeki anlamında "enerji" kavramını vis visa yerine ilk kullanan kişidir. Gustave-Gaspard Coriolis, 1829'da hareket enerjisini; William Rankine 1853'te potansiyel enerjiyi günümüzdeki anlamında tanımlamıştır.

Enerjinin korunumu yasası'nın ilk olarak 19. yüzyılın başlarında varsayıldığı ve her yalıtılmış sistemde uygulandığı kabul edilir. Noether'in kuramına göre; enerji korunumu fiziğin yıllar boyu değişmeyen yasalarının bir sonucudur. 1918'den beri, enerji korunumu yasası, enerjinin çoklu bileşiminin, zaman olarak bilinen ötelemsel eşbakışımının matematiksel olarak uygulanmasının bir sonucudur.

Enerjinin bir madde ya da momentum gibi yalnızca fiziksel bir büyüklük olup olmadığı yıllarca tartışıldı. 1845'te, James Prescott Joule matematiksel iş ve ısı üretimi arasındaki bağıntıyı keşfetti. Bu enerji korunumu kuramına ve termodinamiğin ilk kuralının gelişimine öncülük etmiştir.

Sonuçta William Thomson(Lord Kelvin); Rudolf Clausius, Josiah Willard Gibbs ve Walther Nernst'in katkılarıyla, kimyasal projelerin çabuk gelişiminin açıklamaları, bu keşifleri ısı bilgisi yasaları bünyesinde birleştirdi. Thomson ayrıca, Clausius tarafından ortaya atılan entropiyi ve Jozef Stefan tarafından ortaya atılan ışıma enerjisinin başlangıç yasalarını da içeren matematiksel bir formüle öncülük etti.

Kalifornya teknoloji enstitüsünde, 1961 sırasında, yüksek okul öğrencileri için bir derste, ünlü fizik öğretmeni Richard Feynman ve Nobel Laureate enerjinin kavrami hakkında şöyle söyledi:

"Tarih olarak bilinen, bütün doğal olayları düzenleyen, uzun zamandır kesin olarak bildiğimiz bir etki – ya da dilerseniz yasa da diyebilirsiniz- vardır. Bu yasa enerji korunumu yasası olarak bilinir. Bu, enerji olarak adlandırdığımız, doğada benzeri pek çok yerde görülen belirli bir büyüklüktür. Bu en soyut iddiadır çünkü; herhangi bir şey olduğunda değişmeyen, belirli bir büyüklük olduğunu söyleyen matematiksel bir ilkedir. Enerji korunumu yasası bir mekanizmanın ya da herhangi bir somutlamanın tanımı değildir; Sadece, bazı sayılarla hesaplayabileceğimiz ve bitirdiğimizde doğanın oyunlarına katlanacağımız ve tekrar hesaplayacağımız gizemli bir etkidir. O aynıdır." (Feynman'ın fizik dersleri)

Enerji, kütle gibi nicel bir büyüklüktür. Joule Uluslararası birim sisteminde enerjinin ölçü birimidir. O da; bir Newton'luk kuvvetin bir metre mesafe boyunca uygulandıkça artan (ya da işe yarayan) enerjiye eşittir. Ancak, enerji erg, kalori, İngiliz ısı Birimi, kilowatt-saat ve kilokalori gibi başkaca birimlerle de tanımlanabilir. Bu birimler için SI biriminde daima tartışmalı bir faktör vardır. Örneğin; bir kWh 3,6 milyon Joule'a eşittir.

Enerjinin bir formu olarak iş kuvvet-yol çarpımıdır.

Bu denklem; işin, bir "C" yolu boyunca uygulanan F kuvvetinin çizgi tümlevine eşit olduğunu söyler.

Sonuçta, iş ve enerji bu çerçevede birbirine bağımlıdır.

Kimyanın içeriğinde, enerji bir maddenin atomik, moleküler ya da bütün yapısının bir özelliğidir. Maddenin içerdiği enerji daima bir enerji artışına ya da azalışına eşlik eder. Çünkü; bir kimyasal değişime bunun gibi bir ya da birden fazla yapının değişimi tarafından eşlik edilir. Bazı enerjiler çevre ve tepkimenin bileşenleri arasında, ışık ya da ısı formunda transfer edilir. Böylece, bir tepkimenin ürünleri, tepkime bileşenlerinden daha çok ya da daha az enerjiye sahip olabilir. Eğer son durumda ilk durumdakinden daha az enerji varsa, tepkimenin ısıveren (egzotermik) olduğu söylenebilir. Isıalan (endotermik) tepkimelerde bu durumun tersi gözlenir. Bileşenler etkinleşme enerjisi olarak bilinen bir enerji sınırını aşamazsa; kimyasal tepkimeler her zaman gerçekleşmez. Bir kimyasal tepkimenin hızı (verilen T sıcaklığında) Boltzmann'ın popülasyon çarpanıyla e ilgilidir. (Yani; verilen sıcaklıkta molekülün etkinleşim enerjisinden daha büyük ya da ona eşit olma ihtimalidir.) Bir tepkimeyi bu üstel bağımlılığını sıcaklığa oranlama Arrhenius eşitliği olarak bilinir. Etkinleşim enerjisi ısıl enerji formunda olabilen bir kimyasal tepkime için gereklidir.

Biyolojide, enerji biyosferden en küçük canlı organizmalara bütün biyolojik sistemin bir özelliğidir. Bir organizmanın içinde, enerji bir biyolojik hücrenin ya da biyolojik bir organizmanın bir organelinin büyüme ve gelişmesinden sorumludur. Bu yüzden enerjinin genelde, solunum içerisindeki oksijen ile tepkimeye giren karbonhidratlar(şeker içeren), yağlar ve proteinler gibi maddenin yapı taşları tarafından depolanmış olduğu söylenir. İnsan açısından- verilen enerji tüketimi miktarı için, insani denklik(İ-d)(insani enerji dönüşümü), insan metabolizması için ihtiyaç olan bağıl enerji miktarını gösterir.(Ortalama bir insanın enerji tüketiminin günde 12,500kJ olduğunu ve bazal metabolik oranın 80 Watt olduğunu var sayarsak...) Örneğin, eğer vücudumuz ortalama 80 Watt ile çalışırsa, 100 Watt'ta çalışan bir lamba 1.25 insan denkliğidir(100/80=1.25 İ-d). Bir insan, sadece birkaç saniye süren zor bir iş için, binlerce Watt'ın üzerine çıkabilir. Birkaç dakika süren işler için, normal bir insan yaklaşık 1,000 Watt kullanabilir. Bir saat boyunca sürdürülmek zorunda olan bir etkinlik için çıkış gücü yaklaşık 300 Watt kullanılırken; tüm gün süren bir etkinlik için, maksimum 150 Watt güç harcanır. İnsan denkliği insanda enerji birimleri olarak tanımlanan fizikte ve biyolojik sistemlerdeki enerji akışını anlamayı desteklemek için oluşturulmuş bir birimdir: verilen enerji miktarı kullanımı anlamak için bir his sağlar.

Jeoloji, kıtasal sürüklenme, sıra dağlar, volkanlar ve depremler Dün