Закон збереження енергії є важливим законом фізики. По суті, там сказано, що хоча енергія може перетворюватися з одного виду на інший, загальна кількість енергії не змінюється. Цей закон поширюється лише на закриті системи, тобто системи, які не можуть обмінюватися енергією з навколишнім середовищем. Наприклад, Всесвіт - це закрита система, тоді як кавова чашка повільно охолоджується на стільниці - ні.
Системи
Якщо система може обмінюватися енергією з оточенням, це не закрита система, і збереження енергії не застосовується. Наприклад, Земля не є закритою системою, оскільки вона може одночасно отримувати тепло від Сонця і випромінювати тепло в космос. Оскільки це відкрита система, її загальна енергія може змінюватися. Всесвіт у цілому є закритою системою, оскільки, наскільки нам відомо, вона не контактує з будь-якими іншими системами чи всесвітами. Отже, загальна енергія Всесвіту залишається незмінною.
Форми енергії
Енергія може приймати різні форми. Наприклад, об’єкт, що рухається, має кінетичну енергію або енергію руху. Об'єкт, піднятий високо над землею, має гравітаційну потенційну енергію, оскільки сила тяжіння тягне за собою об'єкт і змушує його "захотіти" впасти. Світло від сонця - це енергія у вигляді випромінювання. Молекули у вашій їжі мають хімічну потенційну енергію, яку ви можете витягнути травленням, а ваше тіло має енергію в найочевиднішій формі - теплу.
Перетворення енергії
У Всесвіті в цілому енергія ніколи не руйнується - вона просто змінює форми. Наприклад, коли гірська порода падає, гравітаційний потенціал, яким вона володіє завдяки своїй висоті, перетворюється на кінетичну енергію, а коли вона потрапляє на землю, кінетична енергія перетворюється на тепло. Рослини приймають випромінювання і перетворюють енергію, що міститься в ній, у хімічну потенційну енергію, яку ви, в свою чергу, видобуваєте, коли їсте їжу. Електростанція бере хімічну потенційну енергію у вугіллі і перетворює її в електричну. У всіх цих сценаріях енергія лише змінює форми.
Перший закон
Перший закон термодинаміки - ще один спосіб сформулювати закон збереження енергії. Там сказано, що для будь-якої системи зміна її загальної енергії дорівнює кількості роботи, яку вона виконує, мінус кількість енергії, переданої їй як тепло. Це лише інший спосіб пояснити ту саму ідею, оскільки енергія системи залишається незмінною, якщо вона не отримує енергію у вигляді роботи або тепла.
