Energi

Energi adalah sebuah besaran fundamental yang dimiliki oleh setiap sistem fisik.  Besaran ini memudahkan kita untuk memprediksikan besarnya kerja yang bisa dilakukan oleh sistem tersebut, atau berapa banyak panas yang dapat dipertukarkan olehnya.
  Di masa lampau, energi dibicarakan secara sederhana sebagai efek-efek yang dapat diamati darinya terhadap benda, atau perubahan bentuk dari sistem.  Pada dasarnya, jika sesuatu mengalami perubahan, maka ada energi yang terlibat dalam perubahan tersebut.  Seiring dengan penemuan bahwa energi dapat disimpan dalam sebuah benda, konsep energi mulai mengadopsi gagasan potensi perubahan sekaligus perubahan itu sendiri.  Efek-efek semacam ini (baik potensial maupun yang sudah terjadi) muncul dalam berbagai bentuk; contohnya adalah energi listrik yang disimpan di dalam baterai, energi kimia tersimpan dalam makanan, energi thermal dari sebuah pemanas air yang dinyalakan, atau energi kinetik dari kereta yang tengah bergerak.  Menetapkan energi sebagai "perubahan atau potensial perubahan", bagaimana pun, kurang tepat dalam menggambarkan berbagai bentuk energi yang terdapat di alam.

Energi dapat digunakan bukan hanya untuk menghasilkan perubahan yang dapat teramati, namun juga dapat digunakan untuk mencegah perubahan.  Pengamatan energi semacam ini tanpa bantuan alat sangatlah sulit.  Sebagai contoh, pada sebuah patung yang menerima beban 25 kg, keberadaan energi yang dibutuhkan untuk menerima beban tersebut tidak dapat diamati.  Namun jika Anda menahan beban 25 kg menggantikan peran patung tersebut, maka kebutuhan energi untuk pekerjaan tersebut menjadi jelas.  Anda bisa merasakan gaya gravitasi baik ketika tengah menggerakkan beban tersebut ke atas atau ketika Anda tidak menggerakkannya.

Energi dapat segera diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.  Sebagai contoh, menggunakan baterai untuk menyalakan pemanas air berarti mengubah energi listrik menjadi energi thermal.  Pada contoh sebelumnya (beban 25 kg), kerja yang Anda lakukan dengan mengangkat beban tersebut adalah energi kinetik gerak yang kemudian diubah menjadi energi potensial.  Dengan menjatuhkan beban tersebut, maka energi potensial kembali berubah menjadi energi kinetik dengan pengaruh gaya gravitasi.  Hukum Kekekalan Energi menjelaskan bahwa jumlah total energi yang dari sebuah sistem adalah konstan.  Para ilmuwan juga telah mendefinisikan berbagai bentuk energi yang sulit diukur dengan pengamatan tanpa alat.

Satuan Internasional (SI) untuk energi dan kerja adalah Joule (J), yang diambil dari nama James Prescott Joule, tokoh yang melakukan berbagai eksperimen dalam mencari ekivalen mekanika bagi panas.  Dalam istilah yang sedikit lebih fundamental, 1 Joule sama dengan 1 Newton-meter.  Satuan energi yang digunakan dalam fisika partikel adalah electronvolt (eV).  1 eV setara dengan 1,602176462 x 0,0000000000000000001 J.

 

Kerja

Kerja adalah besarnya energi yang digunakan untuk menggunakan gaya dalam sebuah jarak.  Melakukan kerja membutuhkan energi, dan karenanya, besarnya energi dalam sebuah sistem adalah batas dari banyaknya kerja yang dapat dilakukan oleh sistem tersebut.

Panas

Panas adalah energi yang biasanya dikaitkan dengan perubahan temperatur atau perubahan fasa pada benda.  Dalam kimia, panas adalah besarnya energi yang dikeluarkan atau diserap oleh benda akibat sebuah reaksi kima.  Hubungan antara panas dan energi serupa dengan hubungan antara kerja dan energi.  Panas berpindah dari daerah bertemperatur tinggi ke daerah bertemperatur rendah.  Setiap benda memiliki sejumlah energi dalam yang berkaitan erat dengan gerak bebas atom-atom atau molekul-molekulnya.  Energi dalam ini berbanding lurus dengan temperatur benda tersebut.  Besarnya energi yang berpindah sama dengan besarnya panas yang dipertukarkan.  Seringkali orang salah karena menyamakan panas dengan energi dalam, namun ada sebuah perbedaan : perubahan energi dalam panas yang mengalir dari lingkungan ke dalam sistem ditambah besarnya kerja yang dilakukan oleh lingkungan terhadap sistem.