Table of contents

1 Natuurkundig 2 Thermodynamica en vrije energie 3 Maatschappelijk 4 In een breder kader

Natuurkundig

Natuurkundig gezien heeft ieder systeem een zekere energie. Energie is een zeer abstract begrip. De energie van een systeem wordt vaak uitgedrukt als de som van een aantal bijdragen van energie die op verschillende manier is opgeslagen. Energie is een toestandsfunctie, dat wil zeggen dat de hoeveelheid energie die in een systeem is opgeslagen niet afhankelijk is van de historie van het systeem: Een glas water van 50^oC dat juist is opgewarmd vanaf kamertemperatuur heeft dezelfde energie als zo'n zelfde glas water dat net vanaf het kookpunt is afgekoeld.

Als het systeem niet wordt tegengehouden, zal het altijd proberen de hoeveelheid vrije energie zo klein mogelijk te maken. Zo zal een balletje altijd van een helling af rollen om de hoeveelheid zwaartekrachtsenergie te minimaliseren. Als een systeem zich in een situatie van minimale energie bevindt, spreekt men van evenwicht.

De SI eenheid voor energie is de Joule. 1 Joule is de hoeveelheid energie die nodig is om 1 meter lang een kracht van 1 Newton op een voorwerp uit te oefenen (bijvoorbeeld door een gewicht van 1 Newton een meter op te tillen).

De totale hoeveelheid energie in een gesloten systeem (zonder interacties met de omgeving) blijft altijd gelijk, dit heet de wet van behoud van energie. In veel processen worden energieën van verschillende soorten in elkaar omgezet. Zo wordt in een gaskachel de chemische energie in het gas omgezet in warmte. En wanneer een voorwerp valt, wordt zwaartekrachtsenergie of potentiele energie omgezet in bewegingsenergie of kinetische energie.

Een consequentie van de wet van behoud van energie is dat het niet mogelijk is om een experiment te verzinnen dat vanzelf energie genereert; het is dus niet mogelijk dat een apparaat vanzelf gaat draaien en blijft draaien zonder dat van buitenaf energie wordt toegevoerd. Er zijn over de historie zeer veel voorstellen gedaan voor zulke perpetuum mobiles (letterlijk: voortdurend bewegend), maar uitgebreide studie heeft ze allemaal door de mand laten vallen.

Een heel fundamenteel principe dat door Albert Einstein als theorie is geponeeerd en tot nog toe alle waarnemingen kan verklaren is de equivalentie van massa en energie, in de wereldberoemde formule

E=m c²

In de thermodynamica wordt onderscheid gemaakt tussen de energie of enthalpie (H) zoals hierboven beschreven, en de vrije energie (G). De vrije energie bevat een term voor de wanordelijkheid van het systeem, genaamd entropie (S). Het deel van de energie dat kan worden omgezet in technische arbeid (natuurkunde door een hoeveelheid stof naar omgevingscondities (omgevingsdruk en -temperatuur) te brengen, heet exergie.

Maatschappelijk

Energie in de maatschappij verwijst naar elektriciteit, warmte, en fossiele brandstoffen.

In een breder kader