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能量
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一个物体所含的总能量奠基于其质量，能量如同质量一般不会无中生有或无原因的消失。能量就像质量一样，是一个纯量。在国际单位制（SI）中，能量的单位是焦耳，但是在有些领域中会习惯使用其他单位如千瓦·时和[[卡路里|千卡]]，这些也是功的单位。
== 能量的形式 ==
热量（heat）热是能量的一种形式，一部分属于位能，一部分属于动能。在[[物理科学]]的文章中，有数种形式的能量被定义。这些包括：
==历史==
威廉·汤姆森，第一代开尔文男爵将以上这些定律合并到了热力学的定律中，并促成了鲁道夫·克劳修斯、约西亚·吉布斯和瓦尔特·能斯特三人在[[化学]]过程解释上的快速发展。另外也导出了克劳修斯所提出的熵的数学公式，以及由Joef Stefan的辐射能的定律。
=== 能量在化学方面的应用 ===
在化学方面，物质是由原子、[[分子]]或者许多分子聚集而产生的，因此能量是物质的一个特质。因为化学反应总是伴随着这些结构上的变化，也就会有许多能量增加或减少。由于这些能量是透过光或者是热在环境及反应物间转移，因此，生成物的能量可能会大于或小于反应物的能量，而我们说如果最终状态的能量低于最原始状态，我们称之为放热，而反之则为吸热。化学反应也不是一定会发生，除非克服一个能量障碍，这个障碍称之为[[活化]]能（E）；根据波兹曼分布因子e<sup>−''E''/''kT''</sup>（也就是分子在给定的温度 能（E）；根据波兹曼分布因子e（也就是分子在给定的温度 T 下，能量大于或等于活化能的机率），化学反应速度与活化能是相关的。而反应速率对温度的关系被称之为阿瑞尼斯方程式。另外化学反应所需要的活化能，是可以以热能的形式存在的。
=== 能量在[[生物学]]方面的应用 ===
=== 能量与生命 ===
所有[[生命体]]都依靠外界来源来补充能量──绿色植物需要太阳的[[辐射线]]；一些动物所需要的化学能量——使之能够成长与繁殖。一个成年人一天应由氧气及食物分子的混何物摄取1500到2000千卡（6－8MJ）能量，后者多为碳水化合物和[[脂肪]]，例如[[葡萄糖]]（C6H12O6）和[[甘油]]（C57H110O6）。在[[粒线体]]（mitochondria）里，食物分子会被氧化成[[二氧化碳]]和水。
::C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> CHO + 6O<sub>2</sub> → 6CO<sub>2</sub> + 6H<sub>2</sub>O6HO::C<sub>57</sub>H<sub>110</sub>O<sub>6</sub> CHO + 81.5O<sub>2</sub> → 57CO<sub>2</sub> + 55H<sub>2</sub>O55HO
一些能量会被用来做为ADP到[[ATP]]的转换
::ADP + HPO<sub>4</sub><sup>2−</sup> → ATP + H<sub>2</sub>OHO
而在碳水化合物或脂肪里剩下的化学能会被转换成热：ATP为一种“能量币”，当它碰到水时会分解出一些化学能量可做为其他[[代谢]]（在每个代谢过程阶段中，一些化学能被转换成热）。只有一小部份的化学能是用来做功的：
:一正常成年人一天食物摄取6到8MJ
这显示生命体明显低效（以物理观点来看）地使用得到的能量（化学能或辐射线）而大部份的真正机械则能够更有效地使用。一成长生命体将能量转换成热，最主要的目的是为了让有机体组织的排列有序。根据热力学第二定律，能量（和物体）常常趋向释放到外界：为了要将能量（或物质）集中在一特定地方，需释放更多的能量（如热）到外界。简单的生命体可以释放比复杂体更高的有效能量，但是复杂的生命体可以在[[生态系统]]中找到适合的生态地位，是简单生命体没办法达到的因为生命体在代谢过程的每个阶段都可释放出热能，甚至将这些热能用以推动发电产生电力，所以这些贮存于[[动植物]]或动物[[代谢物]]的化学能量，我们称之为[[生态学]]。在食物链的的第一个环节里，大约有124.7Pg/a的碳用来进行[[光合作用]]，64.3Pg/a（52%）的碳作为绿色植物代谢用途，<ref>Ito, Akihito; Oikawa, Takehisa (2004). "[http://www.terrapub.co.jp/e-library/kawahata/pdf/343.pdf Global Mapping of Terrestrial Primary Productivity and Light-Use Efficiency with a Process-Based Model.]" in Shiyomi, M. et al. (Eds.) ''Global Environmental Change in the Ocean and on Land.'' pp. 343–58.</ref>即是转换回二氧化碳和热。）的碳作为绿色植物代谢用途，即是转换回二氧化碳和热。
=== 能量和功率的差别 ===
===能量与质量转换守恒===
在一个动量为零（mv=0 表示v=0）的密闭系统中，能量（E=m<math>v^2</math>/2）会使质量增加。用能量守恒定理可以知道物质的质量与能量的关系。公式<math>E=mc^2</math>，是爱因斯坦用相对论的概念所研究出量止静止质量与静止能量之间的关系。在其他的理论中，类似的公式也被J2）会使质量增加。用能量守恒定理可以知道物质的质量与能量的关系。公式，是爱因斯坦用相对论的概念所研究出量止静止质量与静止能量之间的关系。在其他的理论中，类似的公式也被J. J. Thomson（1881）、Henri Poincare（1900）、Friedrich Hasenohrl（1904）等人推算出来。（详情请见[[:en:Mass-energy equivalence#History]]）
物质可能被破坏并转换成能量（反之亦然），但质量不会被破坏；质量在任何物质和能量的转换中，物质和能量都不会流失。然而，相对于普通人类来说<math>c^2</math> 是很大的，例如一公斤的物质转换成另一形式的能量（如热，光或其他辐射）可以释放极大数量的能量 （~<math>9 \times 10^{16}</math> 焦耳 = 21百万吨的[[TNT]]），等同于核反应器和核武器的能量。相反的，一单位能量相等于一个极小的质量，因此大部份系统里很难利用重量来计算能量的流失（质量的流失），除非能量的流失非常大。例如能量转换成物质（动能转换成静止质量的粒子）在高能量的核物理被使用。
===可逆和不可逆的转换===
在量子力学中能量会以Hamiltonian算符来表示。在任何时间范围里，能量中的不确定性会以
: <math>\Delta E \Delta t \ge \frac { \hbar } {2 } </math>
来计算。这跟海森堡的测不准原理非常类似，但并非真正数学上的相同，因为H 和t不论在古典或量子力学中皆不是共轭之变量.。
因为能量必须要守恒，且只要能被定义，连局部的能量也会守恒。别忘了能量在系统与相邻区域中的能量传输就是功。常见的例子就是机械功，考虑简单的情况，可以将方程式写成：
更普遍而言，能量传输可分为两类：
其中E代表其他外加能量，不包含系统所做的功或是外加的热。
== 能量和运动定理 ==
根据热力学第二定律，功可以完全转换成热，但反之不成立。这是由统计力学得出的结论。热力学第一定律阐述能量是守恒的且热算是能量的一种转换方式。常用来解释热力学第一定律的例子是压力及热的转换。在这类系统中，能量的微小变化可以表示为：
:<math>\mathrm{d}E = T\mathrm{d}S - P\mathrm{d}V\,</math>，
右边第一项代表转换进入系统的热能，为温度（T）及熵（S）的函数（此系统在加热过程中，熵会增加，且变化量dS是正值）；第二项则表示作用在系统的“功”（P是压力；V是体积），减号是因为功作用于压缩系统时体积会改变，因此dV是负值。
虽然这个式子常被热力学用拿来当作解释能量守恒的范例，但它实际上是相当特例的，所有热以外的能量形式都必须忽略（比如说：化学能、电能和重力…等），而且等式中有一个变量和温度有关。最普遍的第一定律叙述（即能量守恒）是不需要考虑温度的。能量有时会这样表示：
:<math>\mathrm{d}E=\delta Q+\delta W</math>，
但严格来说这是不符合规定的，因为右侧的Q和W无法存在于热力学正式的使用里。
功是力乘以位移，也是能量的其中一种形式。
: <math> W = \int_C \mathbf{F} \cdot \mathrm{d} \mathbf{s}</math>
以上公式表示功（W）等同于力沿曲线C 的线积分（详情请见机械功的文章）。
当计算相对论中的动能时（一物质从静止加速到一定速率所做的功）——利用劳仑兹转换而非牛顿力学，爱因斯坦由这些计算里发现一意想不到的结果，就是有一能量项即使在速率为零时也不会是零。他将该项能量命名为静止能量——即使在静止时，所有物质都具备的能量。能量的大小与物质质量成正比：
:<math>E = mc^2</math>
其中
