ऊर्जा

भौतिकी में, '''ऊर्जा    मात्रात्मक     संपत्ति  है जो    कार्य  और   ताप  और   प्रकाश  के रूप में। ऊर्जा एक    संरक्षित मात्रा  है;   का ऊर्जा संरक्षण  का नियम कहता है कि ऊर्जा    ने  को रूप में परिवर्तित किया, लेकिन बनाया या नष्ट नहीं किया।   इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स  (एसआई) ऊर्जा में माप की इकाई   जूल  है, जो कि    कार्य  द्वारा किसी वस्तु को एक   मीटर की दूरी तक ले जाने की ऊर्जा है।  एक   बल के विरुद्ध  एक    न्यूटन ।

ऊर्जा के सामान्य रूपों में एक चलती वस्तु की  गतिज ऊर्जा, एक बल में वस्तु की स्थिति द्वारा संग्रहीत   संभावित ऊर्जा  शामिल हैं    क्षेत्र  (   गुरुत्वाकर्षण ,    विद्युत  या    चुंबकीय ),   लोचदार ऊर्जा  ठोस वस्तुओं को खींचकर संग्रहीत किया जाता है,   रासायनिक ऊर्जा  एक ईंधन    जलता ,   उज्ज्वल ऊर्जा  प्रकाश द्वारा, और   थर्मल ऊर्जा  के कारण जारी होता है। किसी वस्तु के   तापमान  तक।

मास और ऊर्जा निकट से संबंधित हैं।   द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता  के कारण, स्थिर होने पर द्रव्यमान वाली कोई भी वस्तु (जिसे   शेष द्रव्यमान  कहा जाता है) में भी ऊर्जा की एक समान मात्रा होती है जिसका रूप    शेष ऊर्जा, और कोई अतिरिक्त ऊर्जा ( किसी भी रूप में) उस शेष ऊर्जा से ऊपर की वस्तु द्वारा अधिग्रहित की गई वस्तु के कुल द्रव्यमान में वृद्धि होगी जैसे कि यह उसकी कुल ऊर्जा को बढ़ाती है। उदाहरण के लिए,    के बाद  को गर्म करने के बाद, ऊर्जा में इसकी वृद्धि को सिद्धांत रूप में द्रव्यमान में एक छोटी सी वृद्धि के रूप में मापा जा सकता है, एक संवेदनशील पर्याप्त    पैमाने  के साथ।

जीवित  जीवों  को जीवित रहने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जैसे    ऊर्जा मनुष्य को भोजन से मिलती है और ऑक्सीजन । मानव सभ्यता को कार्य करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो इसे   ऊर्जा संसाधन  s जैसे   जीवाश्म ईंधन  s,   परमाणु ईंधन, या   नवीकरणीय ऊर्जा  से प्राप्त होती है। पृथ्वी की   जलवायु  और   पारिस्थितिकी तंत्र  की प्रक्रियाएं पृथ्वी द्वारा सूर्य से प्राप्त होने वाली दीप्तिमान ऊर्जा और   भूतापीय ऊर्जा  द्वारा संचालित होती हैं।

रूप


प्रणाली की कुल ऊर्जा को विभिन्न तरीकों से संभावित ऊर्जा, गतिज ऊर्जा या दोनों के संयोजन में विभाजित और वर्गीकृत किया जा सकता है।   गतिज ऊर्जा  किसी वस्तु की    गति  द्वारा निर्धारित होती है - या    किसी वस्तु के घटकों की समग्र गति  - और   संभावित ऊर्जा  किसी वस्तु की गति की क्षमता को दर्शाती है, और आम तौर पर    फ़ील्ड  के भीतर किसी वस्तु की स्थिति का एक कार्य है या फ़ील्ड में ही संग्रहीत किया जा सकता है।

हालांकि ये दो श्रेणियां ऊर्जा के सभी रूपों का वर्णन करने के लिए पर्याप्त हैं, लेकिन संभावित और गतिज ऊर्जा के विशेष संयोजनों को अपने रूप के रूप में संदर्भित करना अक्सर सुविधाजनक होता है। उदाहरण के लिए, ट्रांसलेशनल और   घूर्णी  गतिज और एक प्रणाली के भीतर संभावित ऊर्जा को   यांत्रिक ऊर्जा  के रूप में संदर्भित किया जाता है, जबकि परमाणु ऊर्जा एक परमाणु नाभिक के भीतर   परमाणु बल  या से संयुक्त क्षमता को संदर्भित करती है।   कमजोर बल , अन्य उदाहरणों के बीच

इतिहास
'ऊर्जा' शब्द की व्युत्पत्ति से हुई है ἐνέργεια जो संभवतः ईसा पूर्व चौथी शताब्दी में  अरस्तू  के काम में पहली बार प्रकट होता है। आधुनिक परिभाषा के विपरीत, एनर्जिया एक गुणात्मक दार्शनिक अवधारणा थी, जो खुशी और आनंद जैसे विचारों को शामिल करने के लिए पर्याप्त थी।

17वीं शताब्दी के अंत में,  गॉटफ्राइड लाइबनिज  ने के विचार का प्रस्ताव रखा, या जीवित बल, जिसे किसी वस्तु के द्रव्यमान और उसके वेग के वर्ग के गुणनफल के रूप में परिभाषित किया गया है; उनका मानना ​​था कि कुल विज़ वाइवा संरक्षित है। घर्षण के कारण धीमा होने के कारण, लाइबनिज ने सिद्धांत दिया कि थर्मल ऊर्जा में पदार्थ के घटक भागों की गति शामिल है, हालांकि यह आम तौर पर स्वीकार किए जाने तक एक शताब्दी से अधिक समय तक होगा। इस संपत्ति का आधुनिक एनालॉग,   गतिज ऊर्जा , "विज़ वाइवा" से केवल दो के एक कारक से भिन्न होता है। 18वीं शताब्दी की शुरुआत में लिखते हुए,   एमिली डू चेटेलेट  ने न्यूटन के '   प्रिंसिपिया मैथमैटिका ' के फ्रेंच भाषा अनुवाद के हाशिए पर ऊर्जा ]] के संरक्षण की अवधारणा का प्रस्ताव रखा, जो पहले फॉर्मूलेशन का प्रतिनिधित्व करता था। एक संरक्षित औसत दर्जे की मात्रा जो   गति  से अलग थी, और जिसे बाद में ऊर्जा कहा जाएगा।

1807,   थॉमस यंग  संभवत: अपने आधुनिक अर्थों में 'विज़ वाइवा' के बजाय ऊर्जा शब्द का प्रयोग करने वाले पहले व्यक्ति थे।   गुस्ताव-गैस्पर्ड कोरिओलिस  ने 1829 में   गतिज ऊर्जा  को अपने आधुनिक अर्थों में वर्णित किया, और 1853 में,    विलियम रैंकिन  ने   संभावित ऊर्जा  शब्द गढ़ा।   का ऊर्जा संरक्षण  का नियम भी पहली बार 19वीं सदी की शुरुआत में प्रतिपादित किया गया था, और किसी भी   पृथक प्रणाली  पर लागू होता है। कुछ वर्षों के लिए यह तर्क दिया गया था कि क्या गर्मी एक भौतिक पदार्थ है, जिसे    कैलोरी  कहा जाता है, या केवल एक भौतिक मात्रा, जैसे कि   गति । 1845   में जेम्स प्रेस्कॉट जूल  ने यांत्रिक कार्य और ऊष्मा उत्पन्न करने के बीच की कड़ी की खोज की।

इन विकासों ने ऊर्जा के संरक्षण के सिद्धांत को जन्म दिया, जिसे विलियम थॉमसन ( लॉर्ड केल्विन ) ने   थर्मोडायनामिक्स  के क्षेत्र के रूप में औपचारिक रूप दिया। थर्मोडायनामिक्स ने   रुडोल्फ क्लॉसियस,   योशिय्याह विलार्ड गिब्स  और   वाल्थर नर्नस्ट  द्वारा रासायनिक प्रक्रियाओं के स्पष्टीकरण के तेजी से विकास में सहायता की। इसने क्लॉसियस द्वारा   एंट्रॉपी  की अवधारणा का गणितीय सूत्रीकरण और   द्वारा  [[ दीप्तिमान ऊर्जा  के नियमों की शुरूआत की।   नोएदर के प्रमेय  के अनुसार, ऊर्जा का संरक्षण इस तथ्य का परिणाम है कि भौतिकी के नियम समय के साथ नहीं बदलते हैं। इस प्रकार, 1918 से, सिद्धांतकारों ने समझा है कि   का ऊर्जा संरक्षण  का नियम हैमात्रा    संयुग्म  ऊर्जा, अर्थात् समय के   अनुवादकीय समरूपता  का प्रत्यक्ष गणितीय परिणाम।

माप की इकाइयाँ


1843 में, जेम्स प्रेस्कॉट जूल ने स्वतंत्र रूप से प्रयोगों की एक श्रृंखला में यांत्रिक समकक्ष की खोज की। उनमें से सबसे प्रसिद्ध जूल तंत्र का इस्तेमाल करते थे: एक स्ट्रिंग से जुड़ा एक अवरोही वजन, पानी में डूबे हुए पैडल के घूर्णन का कारण बनता है, व्यावहारिक रूप से गर्मी हस्तांतरण से अछूता रहता है। यह दिखाया गया है कि गुरुत्वाकर्षण  संभावित ऊर्जा  अवरोही में वजन से खोई   आंतरिक ऊर्जा  के बराबर थी जो   घर्षण  के माध्यम से पैडल के साथ प्राप्त की गई थी।

इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स (एसआई) में, ऊर्जा की इकाई जूल है, जिसका नाम जूल के नाम पर रखा गया है। यह एक    व्युत्पन्न इकाई  है। यह एक मीटर की दूरी के माध्यम से एक न्यूटन के बल को लागू करने में खर्च की गई ऊर्जा (या    कार्य  किया गया) के बराबर है। हालाँकि ऊर्जा कई अन्य इकाइयों में भी व्यक्त की जाती है जो SI का हिस्सा नहीं हैं, जैसे कि   erg  s,   कैलोरी  s,   ब्रिटिश थर्मल यूनिट  s,   किलोवाट-घंटे  s और   किलोकैलोरी  s, जिन्हें रूपांतरण की आवश्यकता होती है। कारक जब SI इकाइयों में व्यक्त किया जाता है।

ऊर्जा दर (ऊर्जा प्रति इकाई समय) की एसआई इकाई  वाट  है, जो प्रति सेकंड एक जूल है। इस प्रकार, एक जूल एक वाट-सेकंड है, और 3600 जूल एक वाट-घंटे के बराबर है। |  सीजीएस ]] ऊर्जा इकाई की   सेंटीमीटर ग्राम दूसरी प्रणाली  [[ ईआरजी  है और    शाही और अमेरिकी प्रथागत  इकाई   फुट पाउंड  है। अन्य ऊर्जा इकाइयां जैसे   इलेक्ट्रॉनवोल्ट,   खाद्य कैलोरी  या थर्मोडायनामिक    किलो कैलोरी  (हीटिंग प्रक्रिया में पानी के तापमान परिवर्तन के आधार पर), और    बीटीयू  का उपयोग विज्ञान के विशिष्ट क्षेत्रों में किया जाता है। और वाणिज्य।

शास्त्रीय यांत्रिकी
शास्त्रीय यांत्रिकी में, ऊर्जा एक अवधारणात्मक और गणितीय रूप से उपयोगी संपत्ति है, क्योंकि यह  संरक्षित मात्रा  है। मुख्य अवधारणा के रूप में ऊर्जा का उपयोग करके यांत्रिकी के कई सूत्र विकसित किए गए हैं।

कार्य, ऊर्जा का एक कार्य, बल गुणा दूरी है।


 * $$ W = \int_C \mathbf{F} \cdot \mathrm{d} \mathbf{s}$$

यह कहता है कि काम$$W$$) पथ C के अनुदिश  बल  F की   लाइन इंटीग्रल  के बराबर है; विवरण के लिए   यांत्रिक कार्य  लेख देखें। कार्य और इस प्रकार ऊर्जा   फ्रेम निर्भर  है। उदाहरण के लिए, एक गेंद को बल्ले से टकराने पर विचार करें। सेंटर-ऑफ-मास संदर्भ फ्रेम में, बल्ला गेंद पर कोई काम नहीं करता है। लेकिन, बल्ले को स्विंग कराने वाले व्यक्ति के रेफरेंस फ्रेम में गेंद पर काफी काम होता है।

एक प्रणाली की कुल ऊर्जा को कभी-कभी   हैमिल्टनियन,   विलियम रोवन हैमिल्टन  के बाद कहा जाता है। गति के शास्त्रीय समीकरणों को अत्यधिक जटिल या अमूर्त प्रणालियों के लिए भी हैमिल्टनियन के संदर्भ में लिखा जा सकता है। इन शास्त्रीय समीकरणों में गैर-सापेक्ष क्वांटम यांत्रिकी में उल्लेखनीय प्रत्यक्ष एनालॉग हैं

एक अन्य ऊर्जा से संबंधित अवधारणा को   लैग्रैंजियन  कहा जाता है,   जोसेफ-लुई लैग्रेंज  के बाद। यह औपचारिकता हैमिल्टन की तरह ही मौलिक है, और दोनों का उपयोग गति के समीकरणों को प्राप्त करने या उनसे प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। इसका आविष्कार   शास्त्रीय यांत्रिकी  के संदर्भ में किया गया था, लेकिन यह आधुनिक भौतिकी में आम तौर पर उपयोगी है। Lagrangian को गतिज ऊर्जा 'माइनस' संभावित ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया गया है। आमतौर पर, लैग्रेंज औपचारिकता गैर-रूढ़िवादी प्रणालियों (जैसे घर्षण वाले सिस्टम) के लिए हैमिल्टनियन की तुलना में गणितीय रूप से अधिक सुविधाजनक है।

नोएदर की प्रमेय (1918) में कहा गया है कि किसी भौतिक प्रणाली की क्रिया की किसी भी भिन्न समरूपता में एक समान संरक्षण कानून होता है। नोएदर का प्रमेय आधुनिक सैद्धांतिक भौतिकी और विविधताओं के कलन का एक मूलभूत उपकरण बन गया है। लग्रांगियन और हैमिल्टनियन यांत्रिकी (क्रमशः 1788 और 1833) में गति के स्थिरांक पर मौलिक योगों का एक सामान्यीकरण, यह उन प्रणालियों पर लागू नहीं होता है जिन्हें लैग्रैन्जियन के साथ मॉडल नहीं किया जा सकता है; उदाहरण के लिए, निरंतर समरूपता वाले विघटनकारी प्रणालियों के लिए एक समान संरक्षण कानून की आवश्यकता नहीं होती है।

रसायन विज्ञान
रसायन शास्त्र,   ऊर्जा  के संदर्भ में किसी पदार्थ का गुण उसके परमाणु, आण्विक या समग्र संरचना के परिणामस्वरूप होता है। चूंकि एक रासायनिक परिवर्तन के साथ इस प्रकार की एक या अधिक संरचना में परिवर्तन होता है, इसमें आमतौर पर शामिल पदार्थों की कुल ऊर्जा में कमी और कभी-कभी वृद्धि होती है। कुछ ऊर्जा को परिवेश और अभिकारकों के बीच ऊष्मा या प्रकाश के रूप में स्थानांतरित किया जा सकता है; इस प्रकार एक प्रतिक्रिया के उत्पादों में कभी-कभी अभिकारकों की तुलना में अधिक लेकिन आमतौर पर कम ऊर्जा होती है। एक प्रतिक्रिया को    एक्ज़ोथिर्मिक  या   एक्सर्जोनिक  कहा जाता है यदि अंतिम अवस्था प्रारंभिक अवस्था की तुलना में ऊर्जा पैमाने पर कम है;    एंडोथर्मिक  प्रतिक्रियाओं के कम सामान्य मामले में स्थिति विपरीत है।   रासायनिक प्रतिक्रिया  एस आमतौर पर तब तक संभव नहीं है जब तक कि अभिकारक   सक्रियण ऊर्जा  के रूप में ज्ञात ऊर्जा अवरोध को पार नहीं कर लेते। एक रासायनिक प्रतिक्रिया की गति (किसी दिए गए तापमान पर टी) बोल्ट्जमैन के जनसंख्या कारक ई−E/ द्वारा सक्रियण ऊर्जा ई से संबंधित है। केटी; अर्थात्, किसी दिए गए तापमान T पर किसी अणु की ऊर्जा E से अधिक या उसके बराबर होने की प्रायिकता। तापमान पर प्रतिक्रिया दर की यह घातीय निर्भरता   अरहेनियस समीकरण  के रूप में जानी जाती है। रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक सक्रियण ऊर्जा तापीय ऊर्जा के रूप में प्रदान की जा सकती है।

जीव विज्ञान
जीव विज्ञान में, ऊर्जा जीवमंडल से लेकर सबसे छोटे जीवित जीव तक सभी जैविक प्रणालियों का एक गुण है। एक जीव के भीतर यह एक जैविक जीव के    सेल  या   ऑर्गेनेल  के विकास और विकास के लिए जिम्मेदार है।    श्वसन  ज्यादातर आणविक   ऑक्सीजन में संग्रहित होती है] और  [[ कार्बोहाइड्रेट  एस (शर्करा सहित),   लिपिड  एस, और   प्रोटीन  एस    कोशिकाओं  द्वारा संग्रहीत पदार्थों के अणुओं के साथ प्रतिक्रियाओं द्वारा अनलॉक किया जा सकता है। मानवीय शब्दों में,   मानव समकक्ष  (एच-ई) (मानव ऊर्जा रूपांतरण) इंगित करता है, ऊर्जा व्यय की एक निश्चित मात्रा के लिए, मानव   चयापचय  के लिए आवश्यक ऊर्जा की सापेक्ष मात्रा, एक मानक के रूप में 12,500 के औसत मानव ऊर्जा व्यय का उपयोग करते हुए kJ प्रति दिन और एक   बेसल चयापचय दर  80 वाट। उदाहरण के लिए, यदि हमारा शरीर (औसतन) 80 वाट पर चलता है, तो 100 वाट पर चलने वाला एक प्रकाश बल्ब 1.25 मानव समकक्ष (100 80) यानी 1.25 एच-ई पर चल रहा है। केवल कुछ सेकंड की अवधि के कठिन कार्य के लिए, एक व्यक्ति एक आधिकारिक अश्वशक्ति में हजारों वाट, कई गुना 746 वाट लगा सकता है। कुछ मिनटों तक चलने वाले कार्यों के लिए, एक फिट इंसान शायद 1,000 वाट उत्पन्न कर सकता है। एक गतिविधि के लिए जिसे एक घंटे तक जारी रखा जाना चाहिए, आउटपुट लगभग 300 तक गिर जाता है; पूरे दिन की गई गतिविधि के लिए, 150 वाट अधिकतम के बारे में है मानव समकक्ष मानव शब्दों में ऊर्जा इकाइयों को व्यक्त करके भौतिक और जैविक प्रणालियों में ऊर्जा प्रवाह की समझ में सहायता करता है: यह ऊर्जा की एक निश्चित मात्रा के उपयोग के लिए एक अनुभव प्रदान करता है

प्रकाश संश्लेषण में सूर्य के प्रकाश की उज्ज्वल ऊर्जा को पौधों द्वारा 'रासायनिक संभावित ऊर्जा' के रूप में भी कब्जा कर लिया जाता है, जब कार्बन डाइऑक्साइड और पानी (दो कम ऊर्जा वाले यौगिक) कार्बोहाइड्रेट, लिपिड, प्रोटीन और ऑक्सीजन जैसे उच्च-ऊर्जा यौगिकों में परिवर्तित हो जाते हैं। और एटीपी। कार्बोहाइड्रेट, लिपिड और प्रोटीन ऑक्सीजन की ऊर्जा को मुक्त कर सकते हैं, जिसका उपयोग जीवित जीव   इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता  के रूप में करते हैं। प्रकाश संश्लेषण के दौरान गर्मी या प्रकाश के रूप में संग्रहीत ऊर्जा की रिहाई अचानक जंगल की आग में एक चिंगारी से शुरू हो सकती है, या इसे जानवरों या मानव चयापचय के लिए अधिक धीरे-धीरे उपलब्ध कराया जा सकता है जब कार्बनिक अणुओं को अंतर्ग्रहण किया जाता है और   अपचय    एंजाइम द्वारा ट्रिगर किया जाता है।  कार्रवाई।

सभी जीवित प्राणी ऊर्जा के बाहरी स्रोत पर निर्भर करते हैं ताकि वे बढ़ने और पुन: उत्पन्न करने में सक्षम हों - हरे पौधों के मामले में सूर्य से उज्ज्वल ऊर्जा और जानवरों के मामले में रासायनिक ऊर्जा (किसी न किसी रूप में)। मानव वयस्क के लिए अनुशंसित दैनिक 1500-2000   कैलोरी  (6-8 एमजे) को ऑक्सीजन और खाद्य अणुओं के संयोजन के रूप में लिया जाता है, बाद में ज्यादातर कार्बोहाइड्रेट और वसा, जिनमें से   ग्लूकोज  (सी<उप>6 H12O6)और   स्टीयरिन  (C57H110O6) सुविधाजनक उदाहरण हैं। भोजन के अणु   कार्बन डाइऑक्साइड  और    पानी  में    माइटोकॉन्ड्रिया  में ऑक्सीकृत होते हैं। C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O C57H110O6 + (81 1/2) O2 -> 57CO2 + 55H2O और कुछ ऊर्जा का उपयोग   एडीपी  को    एटीपी  में बदलने के लिए किया जाता है:

O{{sub|2</sub. की शेष रासायनिक ऊर्जा और कार्बोहाइड्रेट या वसा गर्मी में परिवर्तित हो जाते हैं: एटीपी का उपयोग एक प्रकार की ऊर्जा मुद्रा के रूप में किया जाता है, और इसमें शामिल कुछ रासायनिक ऊर्जा का उपयोग अन्य  चयापचय  के लिए किया जाता है जब एटीपी ओएच समूहों के साथ प्रतिक्रिया करता है और अंततः एडीपी और फॉस्फेट में विभाजित हो जाता है।   चयापचय पथ  के प्रत्येक चरण में, कुछ रासायनिक ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है)।    कार्य  . के लिए मूल रासायनिक ऊर्जा का केवल एक छोटा सा अंश उपयोग किया जाता है
 * 100 मीटर दौड़ के दौरान एक धावक की गतिज ऊर्जा में लाभ: 4 kJ
 * 2 मीटर के माध्यम से उठाए गए 150 किलो वजन की गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा में लाभ: 3 kJ
 * एक सामान्य वयस्क का दैनिक भोजन: 6–8 एमजे

ऐसा प्रतीत होता है कि जीवित जीव उल्लेखनीय रूप से   अक्षम (भौतिक अर्थ में)  उनके द्वारा प्राप्त ऊर्जा (रासायनिक या उज्ज्वल ऊर्जा) के उपयोग में हैं; अधिकांश   मशीन  एस उच्च क्षमता का प्रबंधन करती हैं। बढ़ते जीवों में ऊष्मा में परिवर्तित होने वाली ऊर्जा एक महत्वपूर्ण उद्देश्य को पूरा करती है, क्योंकि यह जीवों के ऊतकों को उन अणुओं के संबंध में उच्च क्रम में रखने की अनुमति देती है जिनसे इसे बनाया गया है। ऊष्मप्रवैगिकी ]] के   दूसरे नियम में कहा गया है कि ऊर्जा (और पदार्थ) ब्रह्मांड में अधिक समान रूप से फैलती है: ऊर्जा (या पदार्थ) को एक विशिष्ट स्थान पर केंद्रित करने के लिए, अधिक मात्रा में ऊर्जा फैलाना आवश्यक है (जैसा कि गर्मी) ब्रह्मांड के शेष भाग में (परिवेश) सरल जीव अधिक जटिल जीवों की तुलना में उच्च ऊर्जा क्षमता प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन जटिल जीव  [[ पारिस्थितिक स्थान पर कब्जा कर सकते हैं जो उनके सरल भाइयों के लिए उपलब्ध नहीं हैं। एक चयापचय मार्ग में प्रत्येक चरण पर रासायनिक ऊर्जा के एक हिस्से का गर्मी में रूपांतरण  [[ पारिस्थितिकी  में देखे गए बायोमास के पिरामिड के पीछे का भौतिक कारण है। एक उदाहरण के रूप में,   खाद्य श्रृंखला  में पहला कदम उठाने के लिए: अनुमानित 124.7 पीजी/ए कार्बन जो कि    निश्चित    प्रकाश संश्लेषण द्वारा, 64.3 पीजी/ए (52%) के लिए उपयोग किया जाता है हरे पौधों का चयापचय यानी कार्बन डाइऑक्साइड और गर्मी में पुन: परिवर्तित।

पृथ्वी विज्ञान
भूविज्ञान,  महाद्वीपीय बहाव ,    पर्वत श्रृंखलाएं ,   ज्वालामुखी  ई और   भूकंप  सेकेंड ऐसी घटनाएं हैं जिन्हें पृथ्वी के आंतरिक भाग में ऊर्जा परिवर्तन के संदर्भ में समझाया जा सकता है। जबकि    मौसम संबंधी  घटनाएं जैसे हवा, बारिश,   ओले , बर्फ, बिजली,   बवंडर  es और    तूफान  सभी हमारे   वातावरण में ऊर्जा परिवर्तन का परिणाम हैं    सौर ऊर्जा द्वारा लाया गया.

सूर्य का प्रकाश  पृथ्वी के ऊर्जा बजट  का मुख्य इनपुट है जो इसके तापमान और जलवायु स्थिरता के लिए जिम्मेदार है। सूर्य के प्रकाश को पृथ्वी से टकराने के बाद गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा के रूप में संग्रहीत किया जा सकता है, जैसे (उदाहरण के लिए जब) पानी महासागरों से वाष्पित हो जाता है और पहाड़ों पर जमा हो जाता है (जहाँ, एक जलविद्युत बांध में छोड़े जाने के बाद, इसका उपयोग टर्बाइन या जनरेटर को चलाने के लिए किया जा सकता है) बिजली का उत्पादन)। उदाहरण के लिए ज्वालामुखीय घटनाओं से उत्पन्न होने वाले कुछ अपवादों को छोड़कर, सूर्य का प्रकाश अधिकांश मौसम की घटनाओं को भी चलाता है। सौर-मध्यस्थ मौसम की घटना का एक उदाहरण एक तूफान है, जो तब होता है जब गर्म महासागर के बड़े अस्थिर क्षेत्र, महीनों से गर्म होते हैं, अचानक कुछ दिनों के हिंसक वायु आंदोलन को शक्ति देने के लिए अपनी कुछ तापीय ऊर्जा छोड़ देते हैं।

धीमी प्रक्रिया में,  रेडियोधर्मी क्षय पृथ्वी के मूल में  परमाणु गर्मी छोड़ते हैं। यह तापीय ऊर्जा   प्लेट विवर्तनिकी  को चलाती है और   ओरोजेनेसिस  के माध्यम से पहाड़ों को उठा सकती है। यह धीमी गति से उठाना तापीय ऊर्जा के एक प्रकार के गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा भंडारण का प्रतिनिधित्व करता है, जिसे बाद में एक ट्रिगर घटना के बाद भूस्खलन के दौरान सक्रिय गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है। भूकंप चट्टानों में संग्रहीत लोचदार संभावित ऊर्जा को भी छोड़ते हैं, एक स्टोर जो अंततः उसी रेडियोधर्मी ताप स्रोतों से उत्पन्न होता है। इस प्रकार, वर्तमान समझ के अनुसार, भूस्खलन और भूकंप जैसी परिचित घटनाएं ऊर्जा को छोड़ती हैं जिसे पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र या चट्टानों में लोचदार तनाव (यांत्रिक संभावित ऊर्जा) में संभावित ऊर्जा के रूप में संग्रहीत किया गया है। इससे पहले, वे ऊर्जा की रिहाई का प्रतिनिधित्व करते हैं जो लंबे समय से नष्ट हुए सुपरनोवा सितारों (जिसने इन परमाणुओं को बनाया) के पतन के बाद से भारी परमाणुओं में संग्रहीत किया गया है।

क्वांटम यांत्रिकी
क्वांटम यांत्रिकी में, ऊर्जा को    ऊर्जा ऑपरेटर  के संदर्भ में परिभाषित किया गया है (हैमिल्टनियन)  तरंग फलन  के समय व्युत्पन्न के रूप में।   श्रोडिंगर समीकरण  ऊर्जा ऑपरेटर को एक कण या एक प्रणाली की पूर्ण ऊर्जा के बराबर करता है। इसके परिणामों को क्वांटम यांत्रिकी में ऊर्जा के मापन की परिभाषा के रूप में माना जा सकता है। श्रोडिंगर समीकरण क्वांटम सिस्टम के धीरे-धीरे बदलते (गैर-सापेक्ष)   तरंग फ़ंक्शन  के स्थान और समय-निर्भरता का वर्णन करता है। एक बाध्य प्रणाली के लिए इस समीकरण का समाधान असतत है (अनुमत राज्यों का एक सेट, प्रत्येक में   ऊर्जा स्तर  की विशेषता है) जिसके परिणामस्वरूप    क्वांटा  की अवधारणा होती है। किसी भी थरथरानवाला (थरथानेवाला) और निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए श्रोडिंगर समीकरण के समाधान में, परिणामी ऊर्जा राज्य   प्लैंक के संबंध  द्वारा आवृत्ति से संबंधित हैं: $$E = h\nu$$ (where $$h$$ is Planck's constant and $$\nu$$ आवृत्ति)। विद्युत चुम्बकीय तरंग के मामले में इन ऊर्जा अवस्थाओं को प्रकाश का क्वांटा या   फोटॉन  s कहा जाता है।

सापेक्षता
गतिज ऊर्जा की गणना करते समय (  कार्य  एक    विशाल शरीर  को शून्य   गति  से कुछ परिमित गति तक) सापेक्षिक रूप से -   न्यूटनियन यांत्रिकी  के बजाय   लोरेंत्ज़ परिवर्तनों  का उपयोग करते हुए - आइंस्टीन ने एक अप्रत्याशित खोज की- इन गणनाओं का उत्पाद एक ऊर्जा शब्द है जो शून्य गति से गायब नहीं होता है। उन्होंने इसे   विश्राम ऊर्जा  कहा: वह ऊर्जा जो प्रत्येक विशाल पिंड में विश्राम के समय भी होनी चाहिए। ऊर्जा की मात्रा सीधे शरीर के द्रव्यमान के समानुपाती होती है:

<गणित प्रदर्शन = ब्लॉक > E_0 = m_0 c^2 , कहाँ पे
 * m0 शरीर का   रेस्ट मास  है,
 * c निर्वात में प्रकाश ]] की [[ गति है,$$E_0$$ बाकी ऊर्जा है।

उदाहरण के लिए,  इलेक्ट्रॉन -  पॉज़िट्रॉन  विनाश पर विचार करें, जिसमें इन दो अलग-अलग कणों की शेष ऊर्जा (उनके बाकी द्रव्यमान के बराबर) प्रक्रिया में उत्पादित फोटॉन की उज्ज्वल ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इस प्रणाली में   पदार्थ  और   एंटीमैटर  (इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन) नष्ट हो जाते हैं और गैर-पदार्थ (फोटॉन) में बदल जाते हैं। हालाँकि, इस अंतःक्रिया के दौरान कुल द्रव्यमान और कुल ऊर्जा में कोई परिवर्तन नहीं होता है। प्रत्येक फोटॉन में कोई आराम द्रव्यमान नहीं होता है, लेकिन फिर भी उज्ज्वल ऊर्जा होती है जो दो मूल कणों की तरह ही जड़ता प्रदर्शित करती है। यह एक उत्क्रमणीय प्रक्रिया है - व्युत्क्रम प्रक्रिया को   जोड़ी निर्माण  कहा जाता है - जिसमें कणों का शेष द्रव्यमान दो (या अधिक) नष्ट करने वाले फोटॉनों की विकिरण ऊर्जा से बनाया जाता है।

सामान्य सापेक्षता में,  तनाव-ऊर्जा टेंसर  गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के लिए स्रोत शब्द के रूप में कार्य करता है, जिस तरह से द्रव्यमान गैर-सापेक्षवादी न्यूटनियन सन्निकटन में स्रोत शब्द के रूप में कार्य करता है।

ऊर्जा और द्रव्यमान एक प्रणाली की एक ही अंतर्निहित भौतिक संपत्ति की अभिव्यक्तियाँ हैं। यह गुण प्रणाली के गुरुत्वाकर्षण संपर्क की जड़ता और ताकत (बड़े पैमाने पर अभिव्यक्ति) के लिए जिम्मेदार है, और अन्य भौतिक कानूनों की सीमाओं के अधीन, काम या हीटिंग (ऊर्जा अभिव्यक्ति) करने के लिए सिस्टम की संभावित क्षमता के लिए भी जिम्मेदार है।

शास्त्रीय भौतिकी में, ऊर्जा एक अदिश राशि है,   विहित संयुग्म  समय के लिए।   में विशेष सापेक्षता  ऊर्जा भी एक अदिश राशि है (हालाँकि   लोरेंत्ज़ अदिश  नहीं बल्कि   ऊर्जा-गति 4-वेक्टर  का एक समय घटक है) दूसरे शब्दों में,   स्पेस  के घूर्णन के संबंध में ऊर्जा अपरिवर्तनीय है, लेकिन   स्पेसटाइम  (=    बूस्ट ) के घूर्णन के संबंध में अपरिवर्तनीय नहीं है।

परिवर्तन
ऊर्जा   परिवर्तित  विभिन्न रूपों के बीच विभिन्न    क्षमता । इन रूपों के बीच रूपांतरित होने वाली वस्तुओं को   ट्रांसड्यूसर  एस कहा जाता है। ट्रांसड्यूसर के उदाहरणों में    बैटरी  (  रासायनिक ऊर्जा  से   विद्युत ऊर्जा ), एक बांध (  गुरुत्वाकर्षण क्षमता ऊर्जा  से   गतिज ऊर्जा  चलती पानी (और   के ब्लेड) शामिल हैं। टर्बाइन ) और अंततः   इलेक्ट्रिक जनरेटर  के माध्यम से   विद्युत ऊर्जा ), और   ताप इंजन  (गर्मी से काम तक)।

ऊर्जा परिवर्तन के उदाहरणों में भाप टरबाइन के माध्यम से गर्मी ऊर्जा से  विद्युत ऊर्जा  उत्पन्न करना, या क्रेन मोटर चलाने वाली विद्युत ऊर्जा का उपयोग करके गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध किसी वस्तु को उठाना शामिल है। गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध उठाने से वस्तु पर यांत्रिक कार्य होता है और वस्तु में गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा जमा हो जाती है। यदि वस्तु जमीन पर गिरती है, तो गुरुत्वाकर्षण उस वस्तु पर यांत्रिक कार्य करता है जो गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में संभावित ऊर्जा को जमीन के प्रभाव में गर्मी के रूप में जारी गतिज ऊर्जा में बदल देता है। हमारा सूर्य   परमाणु संभावित ऊर्जा  को ऊर्जा के अन्य रूपों में बदल देता है; इसका कुल द्रव्यमान उसी के कारण कम नहीं होता है (क्योंकि इसमें अभी भी अलग-अलग रूपों में समान कुल ऊर्जा होती है) लेकिन इसका द्रव्यमान घट जाता है जब ऊर्जा अपने परिवेश से बाहर निकलती है, मोटे तौर पर   विकिरण ऊर्जा  के रूप में।

एक चक्रीय प्रक्रिया में ऊष्मा को   कार्य  में कितनी कुशलता से परिवर्तित किया जा सकता है, इसकी सख्त सीमाएँ हैं, उदा। एक ऊष्मा इंजन में, जैसा कि    कार्नोट के प्रमेय  और ऊष्मप्रवैगिकी के   दूसरे नियम  द्वारा वर्णित है। हालांकि, कुछ ऊर्जा परिवर्तन काफी कुशल हो सकते हैं। ऊर्जा में परिवर्तन की दिशा (किस प्रकार की ऊर्जा किस प्रकार की ऊर्जा में बदल जाती है) अक्सर   एन्ट्रापी  (सभी उपलब्ध    डिग्री स्वतंत्रता ) द्वारा निर्धारित की जाती है। व्यवहार में सभी ऊर्जा परिवर्तनों को छोटे पैमाने पर अनुमति दी जाती है, लेकिन कुछ बड़े परिवर्तनों की अनुमति नहीं है क्योंकि यह सांख्यिकीय रूप से असंभव है कि ऊर्जा या पदार्थ यादृच्छिक रूप से अधिक केंद्रित रूपों या छोटे रिक्त स्थान में चले जाएंगे।

समय के साथ ब्रह्मांड में ऊर्जा परिवर्तन विभिन्न प्रकार की संभावित ऊर्जा की विशेषता है, जो कि  बिग बैंग  के बाद से उपलब्ध है, जब एक ट्रिगरिंग तंत्र उपलब्ध है, तो जारी किया जा रहा है (गतिज या उज्ज्वल ऊर्जा जैसे अधिक सक्रिय प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित). इस तरह की प्रक्रियाओं के परिचित उदाहरणों में  न्यूक्लियोसिंथेसिस  शामिल हैं, एक प्रक्रिया अंततः   सुपरनोवा  ई के   गुरुत्वाकर्षण पतन  से भारी आइसोटोप (जैसे   यूरेनियम  और   थोरियम ) के निर्माण में ऊर्जा को स्टोर करने के लिए जारी गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा का उपयोग करती है।, और   परमाणु क्षय , एक प्रक्रिया जिसमें ऊर्जा जारी की जाती है जो मूल रूप से इन भारी तत्वों में संग्रहीत की गई थी, इससे पहले कि वे सौर मंडल और पृथ्वी में शामिल हो गए। यह ऊर्जा परमाणु   विखंडन बम  एस या असैन्य परमाणु ऊर्जा उत्पादन में ट्रिगर और जारी की जाती है। इसी तरह,    रासायनिक विस्फोट ,   रासायनिक क्षमता  ऊर्जा के मामले में    गतिज  और   थर्मल ऊर्जा  को बहुत कम समय में बदल दिया जाता है।

एक अन्य उदाहरण  लोलक  का है। अपने उच्चतम बिंदुओं पर   गतिज ऊर्जा  शून्य है और   गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा  अपने अधिकतम पर है। अपने निम्नतम बिंदु पर   गतिज ऊर्जा  अपने अधिकतम पर है और   स्थितिज ऊर्जा  में कमी के बराबर है। यदि कोई (अवास्तविक रूप से) मानता है कि कोई   घर्षण  या अन्य नुकसान नहीं है, तो इन प्रक्रियाओं के बीच ऊर्जा का रूपांतरण सही होगा, और   पेंडुलुमी  हमेशा के लिए झूलता रहेगा।

संभावित ऊर्जा से ऊर्जा भी स्थानांतरित होती है$$E_p$$) to kinetic energy ($$E_k$$) और फिर वापस संभावित ऊर्जा में लगातार। इसे ऊर्जा संरक्षण कहा जाता है। इस  पृथक प्रणाली  में, ऊर्जा को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है; इसलिए, प्रारंभिक ऊर्जा और अंतिम ऊर्जा एक दूसरे के बराबर होगी। इसे निम्नलिखित द्वारा प्रदर्शित किया जा सकता है:

तब से समीकरण को और सरल बनाया जा सकता है $$E_p = mgh$$ (mass times acceleration due to gravity times the height) and $E_k = \frac{1}{2} mv^2$ (half mass times velocity squared). Then the total amount of energy can be found by adding $$E_p + E_k = E_\text{total}$$.

परिवर्तन में ऊर्जा और द्रव्यमान का संरक्षण
ऊर्जा भार को जन्म देती है जब यह शून्य संवेग वाली प्रणाली में फंस जाती है, जहां इसे तौला जा सकता है। यह द्रव्यमान के तुल्य भी है, और यह द्रव्यमान सदैव इसके साथ जुड़ा रहता है। द्रव्यमान भी एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा के बराबर होता है, और इसी तरह हमेशा इसके साथ जुड़ा हुआ प्रतीत होता है, जैसा कि  द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता  में वर्णित है।   अल्बर्ट आइंस्टीन  (1905) द्वारा व्युत्पन्न सूत्र ई = एमसी',   सापेक्षतावादी द्रव्यमान  और विशेष सापेक्षता की अवधारणा के भीतर ऊर्जा के बीच संबंध को निर्धारित करता है। विभिन्न सैद्धांतिक रूपरेखाओं में, समान सूत्र   जे.जे. थॉमसन  (1881),   हेनरी पोंकारे  (1900),   फ्रेडरिक हसनोहरल  (1904) और अन्य (अधिक जानकारी के लिए   मास-ऊर्जा तुल्यता देखें)।

पदार्थ की शेष ऊर्जा (विश्राम द्रव्यमान के बराबर) का हिस्सा ऊर्जा के अन्य रूपों में परिवर्तित किया जा सकता है (अभी भी द्रव्यमान प्रदर्शित कर रहा है), लेकिन न तो ऊर्जा और न ही द्रव्यमान नष्ट किया जा सकता है; बल्कि, दोनों किसी भी प्रक्रिया के दौरान स्थिर रहते हैं। हालांकि, चूंकि $$c^2$$ is extremely large relative to ordinary human scales, the conversion of an everyday amount of rest mass (for example, 1 kg) from rest energy to other forms of energy (such as kinetic energy, thermal energy, or the radiant energy carried by light and other radiation) can liberate tremendous amounts of energy ('''$$9\times 10^{16}$$ जूल = 21 मेगाटन टीएनटी), जैसा कि   परमाणु रिएक्टर  एस और परमाणु हथियारों में देखा जा सकता है। इसके विपरीत, दैनिक मात्रा में ऊर्जा के बराबर द्रव्यमान बहुत कम होता है, यही कारण है कि अधिकांश प्रणालियों से ऊर्जा की हानि (द्रव्यमान की हानि) को वजन पैमाने पर मापना मुश्किल होता है, जब तक कि ऊर्जा हानि बहुत बड़ी न हो।   परमाणु भौतिकी  और   कण भौतिकी  में शेष ऊर्जा (पदार्थ की) और ऊर्जा के अन्य रूपों (जैसे, गतिज ऊर्जा को बाकी द्रव्यमान वाले कणों में) के बीच बड़े परिवर्तनों के उदाहरण पाए जाते हैं। अक्सर, हालांकि, पदार्थ (जैसे परमाणु) का गैर-पदार्थ (जैसे फोटॉन) में पूर्ण रूपांतरण    संरक्षण कानून  द्वारा निषिद्ध है।

प्रतिवर्ती और गैर-प्रतिवर्ती परिवर्तन
ऊष्मप्रवैगिकी ऊर्जा परिवर्तन को दो प्रकारों में विभाजित करती है:   प्रतिवर्ती प्रक्रिया  और   अपरिवर्तनीय प्रक्रिया  es। एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया वह है जिसमें ऊर्जा एक मात्रा में उपलब्ध खाली ऊर्जा अवस्थाओं में विसर्जित (फैली) हो जाती है, जिससे इसे और अधिक ऊर्जा के क्षरण के बिना अधिक केंद्रित रूपों (कम क्वांटम अवस्थाओं) में पुनर्प्राप्त नहीं किया जा सकता है। एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया वह है जिसमें इस प्रकार का अपव्यय नहीं होता है। उदाहरण के लिए, एक प्रकार के संभावित क्षेत्र से दूसरे में ऊर्जा का रूपांतरण प्रतिवर्ती है, जैसा कि ऊपर वर्णित पेंडुलम प्रणाली में है। उन प्रक्रियाओं में जहां गर्मी उत्पन्न होती है, कम ऊर्जा की क्वांटम अवस्थाएं, परमाणुओं के बीच के क्षेत्रों में संभावित उत्तेजना के रूप में मौजूद होती हैं, ऊर्जा के हिस्से के लिए एक जलाशय के रूप में कार्य करती हैं, जिससे इसे पुनर्प्राप्त नहीं किया जा सकता है, ताकि इसे 100% दक्षता के साथ दूसरे में परिवर्तित किया जा सके। ऊर्जा के रूप। इस मामले में, ऊर्जा को आंशिक रूप से तापीय ऊर्जा के रूप में रहना चाहिए और पूरी तरह से उपयोग करने योग्य ऊर्जा के रूप में पुनर्प्राप्त नहीं किया जा सकता है, सिवाय इसके कि क्वांटम राज्यों में किसी अन्य प्रकार की गर्मी जैसी वृद्धि में वृद्धि की कीमत पर, ब्रह्मांड में (जैसे कि ए पदार्थ का विस्तार, या क्रिस्टल में यादृच्छिकरण)।

जैसे-जैसे ब्रह्मांड समय के साथ विकसित होता है, इसकी अधिक से अधिक ऊर्जा अपरिवर्तनीय अवस्थाओं में फंस जाती है (अर्थात, गर्मी के रूप में या विकार में अन्य प्रकार की वृद्धि के रूप में)। इसने ब्रह्मांड ]] की अपरिहार्य थर्मोडायनामिक  ऊष्मा मृत्यु की परिकल्पना को जन्म दिया है। इस गर्मी मृत्यु में ब्रह्मांड की ऊर्जा नहीं बदलती है, लेकिन ऊर्जा का वह अंश जो  [[ ताप इंजन  के माध्यम से काम करने के लिए उपलब्ध है, या ऊर्जा के अन्य उपयोगी रूपों में परिवर्तित हो जाता है (गर्मी इंजन से जुड़े जनरेटर के उपयोग के माध्यम से) ) में कमी जारी है।

ऊर्जा का संरक्षण
यह तथ्य कि ऊर्जा को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, इसे  ऊर्जा संरक्षण का नियम  कहा जाता है। ऊष्मप्रवैगिकी ]] के   पहले नियम के रूप में, यह बताता है कि  [[ बंद प्रणाली  की ऊर्जा तब तक स्थिर रहती है जब तक कि ऊर्जा    कार्य  या   ऊष्मा  के रूप में या बाहर स्थानांतरित नहीं होती है, और यह कि कोई ऊर्जा नहीं है स्थानांतरण में खो गया है। एक प्रणाली में ऊर्जा का कुल प्रवाह प्रणाली से ऊर्जा के कुल बहिर्वाह के साथ-साथ प्रणाली के भीतर निहित ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होना चाहिए। जब भी कोई कणों की एक प्रणाली की कुल ऊर्जा को मापता है (या गणना करता है) जिनकी बातचीत स्पष्ट रूप से समय पर निर्भर नहीं होती है, तो यह पाया जाता है कि सिस्टम की कुल ऊर्जा हमेशा स्थिर रहती है

जबकि गर्मी हमेशा एक आदर्श गैस के प्रतिवर्ती इज़ोटेर्मल विस्तार में काम में पूरी तरह से परिवर्तित हो सकती है,  हीट इंजन में व्यावहारिक रुचि की चक्रीय प्रक्रियाओं के लिए  एस   थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम  कहता है कि काम करने वाला सिस्टम हमेशा   के रूप में कुछ ऊर्जा खो देता है अपशिष्ट गर्मी । यह ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा की एक सीमा बनाता है जो एक चक्रीय प्रक्रिया में काम कर सकती है, एक सीमा जिसे   उपलब्ध ऊर्जा  कहा जाता है। यांत्रिक और ऊर्जा के अन्य रूपों को ऐसी सीमाओं के बिना दूसरी दिशा में   थर्मल ऊर्जा  में परिवर्तित किया जा सकता है एक प्रणाली की कुल ऊर्जा की गणना सिस्टम में सभी प्रकार की ऊर्जा को जोड़कर की जा सकती है।

रिचर्ड फेनमैन ने 1961 के व्याख्यान के दौरान कहा "There is a fact, or if you wish, a law, governing all natural phenomena that are known to date. There is no known exception to this law – it is exact so far as we know. The law is called the conservation of energy. It states that there is a certain quantity, which we call energy, that does not change in manifold changes which nature undergoes. That is a most abstract idea, because it is a mathematical principle; it says that there is a numerical quantity which does not change when something happens. It is not a description of a mechanism, or anything concrete; it is just a strange fact that we can calculate some number and when we finish watching nature go through her tricks and calculate the number again, it is the same."

- The Feynman Lectures on Physics

अधिकांश प्रकार की ऊर्जा (गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा एक उल्लेखनीय अपवाद होने के साथ) सख्त स्थानीय संरक्षण कानूनों के अधीन भी हैं। इस मामले में, केवल अंतरिक्ष के आसन्न क्षेत्रों के बीच ऊर्जा का आदान-प्रदान किया जा सकता है, और सभी पर्यवेक्षक किसी भी स्थान में ऊर्जा के वॉल्यूमेट्रिक घनत्व के रूप में सहमत होते हैं। ऊर्जा के संरक्षण का एक वैश्विक नियम भी है, जिसमें कहा गया है कि ब्रह्मांड की कुल ऊर्जा नहीं बदल सकती है; यह स्थानीय कानून का एक परिणाम है, लेकिन इसके विपरीत नहीं

यह नियम भौतिकी का मूल सिद्धांत है। जैसा कि  नोएदर के द्वारा सख्ती से दिखाया गया हैorem, ऊर्जा का संरक्षण समय की   अनुवादकीय समरूपता  का गणितीय परिणाम है ब्रह्मांडीय पैमाने से नीचे की अधिकांश घटनाओं की एक संपत्ति जो उन्हें समय पर उनके स्थानों से स्वतंत्र बनाती है। दूसरे शब्दों में कहें तो कल, आज और आने वाला कल शारीरिक रूप से अलग-अलग नहीं हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि ऊर्जा वह मात्रा है जो   विहित संयुग्म  है। ऊर्जा और समय का यह गणितीय उलझाव भी अनिश्चितता के सिद्धांत में परिणत होता है - किसी निश्चित समय अंतराल के दौरान ऊर्जा की सटीक मात्रा को परिभाषित करना असंभव है (हालांकि यह केवल बहुत कम समय अंतराल के लिए व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण है)। अनिश्चितता के सिद्धांत को ऊर्जा संरक्षण के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए - बल्कि यह गणितीय सीमा प्रदान करता है जिसके लिए ऊर्जा को सिद्धांत रूप में परिभाषित और मापा जा सकता है।

प्रकृति की प्रत्येक मूल शक्ति एक अलग प्रकार की संभावित ऊर्जा से जुड़ी होती है, और सभी प्रकार की संभावित ऊर्जा (अन्य सभी प्रकार की ऊर्जा की तरह) जब भी मौजूद होती है,  द्रव्यमान  प्रणाली के रूप में प्रकट होती है। उदाहरण के लिए, एक संपीड़ित वसंत संकुचित होने से पहले थोड़ा अधिक विशाल होगा। इसी तरह, जब भी किसी तंत्र द्वारा ऊर्जा को प्रणालियों के बीच स्थानांतरित किया जाता है, तो इसके साथ एक संबद्ध द्रव्यमान स्थानांतरित होता है।

क्वांटम यांत्रिकी में ऊर्जा   हैमिल्टनियन ऑपरेटर  का उपयोग करके व्यक्त की जाती है। किसी भी समय के पैमाने पर, ऊर्जा में अनिश्चितता है


 * $$\Delta E \Delta t \ge \frac { \hbar } {2 } $$

जो  हाइजेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत  के रूप में समान है (लेकिन वास्तव में गणितीय रूप से समकक्ष नहीं है, क्योंकि एच और टी गतिशील रूप से संयुग्मित चर नहीं हैं, न तो शास्त्रीय और न ही क्वांटम यांत्रिकी में)।

कण भौतिकी में, यह असमानता   आभासी कणों  की गुणात्मक समझ की अनुमति देती है, जो   गति  ले जाते हैं। वास्तविक कणों के साथ आभासी कणों का आदान-प्रदान सभी ज्ञात   मौलिक बलों  (अधिक सटीक रूप से   मौलिक इंटरैक्शन  के रूप में जाना जाता है) के निर्माण के लिए जिम्मेदार है।   वर्चुअल फोटॉन    इलेक्ट्रिक चार्ज  एस (जिसके परिणामस्वरूप   कूलम्ब का नियम  होता है) के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन के लिए भी जिम्मेदार हैं,   कैसिमिर फोर्स  के लिए,    सहज  रेडियेटिव क्षय के लिए उत्तेजित परमाणु और परमाणु राज्यों के लिए,   वैन डेर वाल्स बल  और कुछ अन्य अवलोकनीय परिघटनाओं के लिए।

बंद सिस्टम
सिस्टम के विशेष मामले के लिए ऊर्जा हस्तांतरण पर विचार किया जा सकता है जो   बंद  मामले के हस्तांतरण के लिए हैं। ऊर्जा का वह भाग जो   संरक्षी बल  एस द्वारा दूर से स्थानांतरित किया जाता है, को    कार्य  के रूप में मापा जाता है जो स्रोत प्रणाली प्राप्तकर्ता प्रणाली पर करता है। ऊर्जा का वह भाग जो स्थानान्तरण के दौरान कार्य नहीं करता है,   ऊष्मा. कहलाता है प्रणालियों के बीच ऊर्जा को विभिन्न तरीकों से स्थानांतरित किया जा सकता है। उदाहरणों में शामिल हैं  विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा  का फोटॉन के माध्यम से संचरण, भौतिक टकराव जो   गतिज ऊर्जा. को स्थानांतरित करते हैं और  थर्मल ऊर्जा  के प्रवाहकीय हस्तांतरण।

ऊर्जा का कड़ाई से संरक्षण किया जाता है और इसे जहां कहीं भी परिभाषित किया जा सकता है, स्थानीय रूप से संरक्षित भी किया जाता है। ऊष्मप्रवैगिकी में, बंद प्रणालियों के लिए, ऊर्जा हस्तांतरण की प्रक्रिया का वर्णन ऊष्मप्रवैगिकी के   प्रथम नियम  द्वारा किया गया है।

कहाँ पे $$E$$ is the amount of energy transferred, $$W$$ represents the work done on or by the system, and $$Q$$ represents the heat flow into or out of the system. As a simplification, the heat term, $$Q$$, को कभी-कभी अनदेखा किया जा सकता है, विशेष रूप से गैसों से जुड़ी तेज प्रक्रियाओं के लिए, जो गर्मी के खराब संवाहक हैं, या जब स्थानांतरण की  थर्मल दक्षता  अधिक है। ऐसी    रुद्धोष्म प्रक्रम ,

उदाहरण के लिए, यह सरलीकृत समीकरण  जूल  को परिभाषित करने के लिए प्रयोग किया जाता है।

ओपन सिस्टम
बंद प्रणालियों की बाधाओं से परे,   ओपन सिस्टम  पदार्थ हस्तांतरण के साथ ऊर्जा प्राप्त या खो सकता है (इस प्रक्रिया को एक कार इंजन में वायु-ईंधन मिश्रण के इंजेक्शन द्वारा चित्रित किया गया है, एक प्रणाली जो लाभ में है इस प्रकार ऊर्जा, बिना काम या गर्मी के अतिरिक्त)। इस ऊर्जा को द्वारा निरूपित करते हुए $$E_\text{matter}$$, कोई लिख सकता है

आंतरिक ऊर्जा
आंतरिक ऊर्जा एक प्रणाली की ऊर्जा के सभी सूक्ष्म रूपों का योग है। यह सिस्टम बनाने के लिए आवश्यक ऊर्जा है। यह संभावित ऊर्जा से संबंधित है, उदाहरण के लिए, आणविक संरचना, क्रिस्टल संरचना, और अन्य ज्यामितीय पहलुओं, साथ ही गतिज ऊर्जा के रूप में कणों की गति। ऊष्मप्रवैगिकी मुख्य रूप से आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन से संबंधित है, न कि इसका निरपेक्ष मूल्य, जिसे केवल उष्मागतिकी के साथ निर्धारित करना असंभव है

ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम
ऊष्मप्रवैगिकी ]] का  पहला नियम दावा करता है कि एक प्रणाली और उसके आसपास की कुल ऊर्जा (लेकिन जरूरी नहीं कि  [[ थर्मोडायनामिक मुक्त ऊर्जा ) हमेशा संरक्षित होती है और वह ऊष्मा प्रवाह ऊर्जा हस्तांतरण का एक रूप है। सजातीय प्रणालियों के लिए, एक अच्छी तरह से परिभाषित तापमान और दबाव के साथ, पहले कानून का आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला कोरोलरी यह है कि, एक प्रणाली के लिए केवल   दबाव  बलों और गर्मी हस्तांतरण (जैसे, गैस से भरा सिलेंडर) बिना रासायनिक परिवर्तन के अधीन है।, प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा में अंतर परिवर्तन (एक सकारात्मक मात्रा द्वारा इंगित ऊर्जा में 'लाभ' के साथ) के रूप में दिया जाता है$$\mathrm{d}E = T\mathrm{d}S - P\mathrm{d}V\,$$,

जहां दायीं ओर पहला पद प्रणाली में स्थानांतरित गर्मी है, जिसे  तापमान  T और   एन्ट्रापी  S के रूप में व्यक्त किया जाता है (जिसमें एन्ट्रापी बढ़ जाती है और इसका परिवर्तन dS हो जाता है) जब सिस्टम में गर्मी जोड़ी जाती है तो सकारात्मक होता है), और दायीं ओर के अंतिम शब्द को सिस्टम पर किए गए कार्य के रूप में पहचाना जाता है, जहाँ दबाव P और आयतन V होता है। सिस्टम के संपीड़न के लिए उस पर काम करने की आवश्यकता होती है और इसलिए वॉल्यूम परिवर्तन, d''V', नकारात्मक होता है जब सिस्टम पर काम किया जाता है)।

यह समीकरण अत्यधिक विशिष्ट है, सभी रासायनिक, विद्युत, परमाणु और गुरुत्वाकर्षण बलों की अनदेखी करते हुए, गर्मी और पीवी-कार्य के अलावा किसी भी प्रकार की ऊर्जा के  संवहन  जैसे प्रभाव। प्रथम नियम का सामान्य निरूपण (अर्थात् ऊर्जा का संरक्षण) उन स्थितियों में भी मान्य है जिनमें निकाय सजातीय नहीं है। इन मामलों के लिए 'बंद' प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन को सामान्य रूप में व्यक्त किया जाता है$$\mathrm{d}E=\delta Q+\delta W$$

कहाँ पे $$\delta Q$$ is the heat supplied to the system and $$\delta W$$ सिस्टम पर लागू कार्य है।

ऊर्जा का समविभाजन
एक यांत्रिक  हार्मोनिक थरथरानवाला  (एक वसंत पर एक द्रव्यमान) की ऊर्जा वैकल्पिक रूप से    गतिज  और   संभावित ऊर्जा  है। दोलन    चक्र  में दो बिंदुओं पर यह पूरी तरह से गतिज है, और दो बिंदुओं पर यह पूरी तरह से संभावित है। एक पूरे चक्र में, या कई चक्रों में, औसत ऊर्जा गतिज और क्षमता के बीच समान रूप से विभाजित होती है। यह   के समविभाजन सिद्धांत  का एक उदाहरण है: स्वतंत्रता की कई डिग्री वाली प्रणाली की कुल ऊर्जा, स्वतंत्रता की सभी उपलब्ध डिग्री के बीच समान रूप से विभाजित होती है।

एन्ट्रापी नामक ऊर्जा से संबंधित मात्रा के व्यवहार को समझने के लिए यह सिद्धांत अत्यंत महत्वपूर्ण है। एन्ट्रॉपी एक प्रणाली के भागों के बीच ऊर्जा के    वितरण  की समता का एक उपाय है। जब एक पृथक प्रणाली को स्वतंत्रता की अधिक डिग्री दी जाती है (यानी, नई उपलब्ध   ऊर्जा राज्य  एस जो मौजूदा राज्यों के समान हैं), तो कुल ऊर्जा सभी उपलब्ध डिग्री में समान रूप से नई और पुरानी डिग्री के बीच भेद के बिना फैलती है। यह गणितीय परिणाम ऊष्मप्रवैगिकी ]] के   दूसरे नियम का हिस्सा है। ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम केवल उन प्रणालियों के लिए सरल है जो निकट या भौतिक  [[ संतुलन अवस्था  में हैं। गैर-संतुलन प्रणालियों के लिए, सिस्टम के व्यवहार को नियंत्रित करने वाले कानून अभी भी बहस का विषय हैं। इन प्रणालियों के लिए मार्गदर्शक सिद्धांतों में से एक अधिकतम एन्ट्रापी |  अधिकतम एन्ट्रापी उत्पादन ]] के  [[ सिद्धांत का सिद्धांत है  इसमें कहा गया है कि नोइक्विलिब्रियम सिस्टम इस तरह से व्यवहार करते हैं कि उनके एन्ट्रापी उत्पादन को अधिकतम किया जा सके

जर्नल

 *  द जर्नल ऑफ एनर्जी हिस्ट्री / रिव्यू डी'हिस्टोइरे डे ल'एनर्जी  (जेईएचआरएचई), 2018–