Enerji kelimesi, Yunanca energeia( ἐνέργεια) kelimesinden gelir. Muhtemelen ilk olarak, milattan önce 4.yy'da Aristotales'in çalışmalarında görülmüştür. (Antik Yunanca:ἐνέργεια-energeia: “etkinlik, faaliyet”)
Enerjinin korunumu yasası'nın ilk olarak 19.yy'ın 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.
Tarihçe (Zaman Çizelgesi)
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 populasyon çarpanıyla e−E/kT 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.
Enerji ve yaşam
Enerjinin insan yaşamında ki yeri
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.
Transferde kütlenin ve enerjinin korunumu
Enerji kavramının uygulamaları
Bu denklem sonra daha da basitleştirilebilinir. Çünkü ( kütle, yer çekimi ivmesi ve yüksekliğin çarpımı) ve (Kütlenin yarısıyla hızın karesinin çarpımı). Ve böylece toplam enerji iki terimin toplamına eşit olur: .
Enerji ve hareket yasaları
Joseph Louis Lagrange'den sonra, bir diğer ilgili enerji kavramı Langrange'sel olarak ifade edilir. Bu Hamilton'a göre daha da temeldir ve hareket eşitlikleri türetmek için kullanılabilir. Bu klasik fiziğin bağlamından bulunmuştur ama genelde modern fizik için daha kullanışlıdır. Langrange'sel kinetik enerji eksi potansiyel enerji olarak tanımlanır.
Genellikle, Langrange'sel biçimcilik, korunumun olmadığı sistemlerde(örneğin sürtünmeli sistemlerde) Hamilton'saldan matematiksel olarak daha uygundur.
Noether'in(ilk) teoremi(1918) bir fiziksel sistemin sahip olduğu bir korunum yasasına karşılık gelen hareketinin her türevlenebilir simetrisini belirtir. Noether'in teoremi modern teorik fiziğin ve varyasyon hesaplamasının temel bir aracı olmuştur. Langrange'sel ve Hamilton'sal(Sırasıyla 1788 ve 1833) mekanikte hareket sabitleri üzerine üretilen denklemlerin bir genellemesidir. Bir Langrange'sel sistem ile modellenemeyen sistemlerde uygulanamaz. Örneğin; devamlı simetrileri ile yutucu sistemlerinin bir korunum yasasına karşılık gelmesine gerek yoktur.
İç enerji bir sistemin tüm mikroskobik formlarının toplamıdır. Bir sistem yaratmak için gerekli olan enerjidir. Potansiyel enerji, v.s., molekül yapısı, kristal yapı ve parçacık hareketi, kinetik enerji formunu içeren diğer geometrik etkenler ile ilgilidir. ısı bilgisi iç enerjideki değişikliklerle başlıca ilgilendirilir ve sadece ısı bilgisi ile belirlenmesi imkansız olan değerin bir kesinliği yoktur.9
Termodinamiğin ilk yasası
Burada, sisteme sağlanan ısıdır ve sisteme uygulanan iştir.
Enerjinin eş bölüşümü
Salınıcılar, fononlar ve fotonlar
2. Öte taraftan, anahtar denklemde 'nin katkısına dinlenme enerjisi denir ve enerjiye diğer tüm katkılara kinetik enerji denir. Kütleye sahip bir parçacık için bu kinetik enerjinin, c den çok daha küçük hızda olduğuna işaret eder. Bu; √ eşitlikleri yazılarak ve en düşük sıranın karekökü ile genişleterek ispat edilebilir. Bu hattan akıl yürüterek, bir fotonun enerjisi tamamen kinetiktir. Çünkü, foton kütlesizdir ve dinlenme enerjisi yoktur. Örneğin; enerji-momentum ilişkisi birincil ilgi olduğu zaman, bu tanım kullanışlıdır.
denklemindeki frekansla ilgilidir.( Burada h Planck sabiti ve frekanstır.) Elektromanyetik dalga durumunda, bu enerji evreleri ışık ya da foton kuantaları olarak adlandırılır.