energia energy az anyagnak változást okozó képessége; az anyag azon tulajdonsága, hogy kölcsönhatásban másik anyagon változást idézhet elő. Tehát az anyag (részecskék, atomok, ionok, molekulák, testek) kölcsönhatásában nyilvánul meg. Másként: munkavégzésre vagy hőátadásra (melegítésre) fordítódó mennyiségtulajdonság. A hagyományos fizikában a test munkavégző képessége.

Az energia újonnan nem képződik, és nem szűnik meg. Ez az energiamegmaradás törvénye.

Az energia négyféle alapvető kölcsönhatásban érvényesül: ezek a tömegvonzás és az elektromágnesség, továbbá a gyenge és az erős kölcsönhatás. Jó példa az erős kölcsönhatásra az atommagok összetartása.

Az energia jele: E, SI-egysége a joule (J), de megadható elektronvoltban (részecstanban használt energiamennyiség) és erg egységekben is. 1J = 10⁷ erg = 0,624 × 10¹⁹ eV. Régebben alkalmazott egysége a kalória (cal), amelyet a tápanyagok energiatartalmának feltüntetésére ma is használnak. 1 cal = 1,184 J, amely 1 gramm víz hőmérsékletének 1 Celsius-fokkal való megnöveléséhez szükséges.

Sokféle energia van:

Megkülönböztetünk helyzeti és mozgási energiát; az előbbi a tárolt, az utóbbi a felszabadult változat.

▪ Helyzeti energia (potential energy, E_p, potenciális energia) tárolt energia, amely valamely rendszer elemeinek egymáshoz való viszonyából keletkezik. Például egy mágneses rúd vonz egy vasgolyót: a mágneses térnek van helyzeti energiája, amely tehát csak akkor nyilvánul meg, ha a mágneses rúd közelít a vasgolyóhoz. Hasonlóan van helyzeti energiája az elektromos térnek és a nehézségi térnek is, például a magasba emelt test leesik a nehézségi erő következtében. Avagy a rugó összenyomásakor keletkező energia; az összenyomó erő megszűnésével a rugó alakja helyreáll. A helyzeti energia valamely rendszer tulajdonsága, nem pedig a testé, sem a részecskéé.

Jele: E_h; egyenlő például a nehézségerőnél a tömeg, a nehézségi erő és a magasság szorzatával. Egyenlettel: E_h = m × g × h (m tömeg, g nehézségerő [gravity], h magasság [height]); a rugó összenyomásánál: ½ × k × x² (k állandó, x az összenyomás mértéke).

Emeléssel a testen munkát végzünk. Ha a testet egyenletes sebességgel emeljük, az emelési munka (W_emel) = m × g × h, amely azonos az emelés közben bekövetkező energiaváltozással (W_emel = D E_h).

▪ Mozgási energia (kinetic energy, E_k, kinetikai energia).

- A hagyományos fizikában a mozgó testnek a változtató képessége, például egy mozgó golyó ütközik egy állóval, amely elmozdul; a mozgó golyó megváltoztatta az álló golyó állapotát. Másként: a mozgásban lévő testnek az energiája, amelyet képes munkavégzésre fordítani. Jele: E_m (E_k).

Mértékét a munkavégzéssel határozzuk meg, például valamilyen sebességgel mozgó testnek a mozgási energiája egyenlő azzal a munkával (energiaátadással, erőhatással), amelyet a testen végeztünk ahhoz, hogy nyugalmi állapotából az adott sebességre gyorsuljon. Egyenlettel: W_gy = ½ × m × v² (W a munka, a példában gyorsulási munka [W_gy], m a tömeg, v a sebesség). Mivel a végzett munka (W_gy) egyenlő a mozgási energia nagyságával (W_gy = E_m), az E_m = ½ × m × v².

A mozgási energia és a munka összefüggését a munkatétel fejezi ki, amely kimondja, hogy valamely test mozgási energiájának a változása egyenlő a testre ható összes erő (eredő erő) munkájának (előjeles) összegével, azaz munkájával. Egyenlettel: W = ∑W_i (W_i egyedi munka, ∑W_i az egyedi munkák összege) = DE_m.

- A részecsfizikában az atomok, a részecskék mozgásával keletkező energia. Függ a tömegtől és a sebesség négyzetétől (½ × m × v²).

A kétféle energia folyvást átalakul egymásba, de az összegük minden pillanatban állandó. Például amikor egy test szabadon esik, a helyzeti energiája átalakul mozgási energiává: a test nyugalmi állapotában a helyzeti energia 100 százalék, a mozgási energia 0; az érkezéskor a helyzeti energia 0, tehát az egész átalakult mozgási energiává. Esés közben a kétféle energia aránya állandóan változik, de az összegük mindig azonos, igazolva az energia megmaradását.

Egyéb energiafélék: →atomenergia, →elektromos energia, →hangenergia, →hőenergia, →ionizációs energia, →vegyülésenergia, →vegykötési energia stb.

▪ Atomenergia: az atomot összetartó erő, amely az elektronok (részecskék) mozgásából, helyzetéből és az atommagot egybetartó energiájából tevődik össze.