תוֹכֶן
חוק שימור האנרגיה הוא חוק חשוב בפיזיקה. בעיקרון, אומרים כי בעוד שאנרגיה יכולה להפוך מסוג אחד לסוג אחר, כמות האנרגיה הכוללת לא משתנה. חוק זה חל רק על מערכות סגורות, כלומר מערכות שלא מצליחות להחליף אנרגיה עם סביבתן. היקום, למשל, הוא מערכת סגורה, ואילו ספל קפה שמתקרר לאט על השיש אינו.
מערכות
אם מערכת יכולה להחליף אנרגיה עם סביבתה, אין בה מערכת סגורה ושימור אנרגיה אינו חל. כדור הארץ, למשל, אינו מערכת סגורה מכיוון שהיא יכולה גם לקבל חום מהשמש ולהקרין חום לחלל. מכיוון שהיא מערכת פתוחה, האנרגיה הכוללת שלה יכולה להשתנות. היקום בכללותו הוא מערכת סגורה מכיוון שעד כמה שידוע אנו לא במגע עם מערכות או יקומים אחרים. כתוצאה מכך האנרגיה הכוללת של היקום נותרה ללא שינוי.
צורות אנרגיה
אנרגיה יכולה ללבוש צורות רבות ושונות. לאובייקט שזז, למשל, יש אנרגיה קינטית או אנרגיית תנועה. לאובייקט המורם גבוה מעל האדמה יש אנרגיה פוטנציאלית כבידתית מכיוון שכוח הכבידה מושך את העצם וגורם לו "לרצות" ליפול. אור מהשמש הוא אנרגיה בצורת קרינה. למולקולות שבאוכל שלכם יש אנרגיה פוטנציאלית כימית שתוכלו לחלץ באמצעות עיכול, ולגופכם אנרגיה בצורה הברורה ביותר מכולם - חום.
המרת אנרגיה
ביקום בכללותו, האנרגיה אף פעם לא נהרסת - היא רק משנה צורות. כאשר סלע נופל, למשל, פוטנציאל הכבידה שהיה ברשותו מתוקף גובהו הופך לאנרגיה קינטית, וכאשר הוא מכה באדמה שאנרגיה קינטית הופכת לחום. צמחים לוקחים קרינה וממירים את האנרגיה שהיא מכילה לאנרגיה פוטנציאלית כימית שאתם בתורם מחלצים כשאתם אוכלים את האוכל שלכם. תחנת כוח לוקחת אנרגיה פוטנציאלית כימית בפחם והופכת אותה לאנרגיה חשמלית. בכל התרחישים הללו האנרגיה היא רק שינוי צורות.
חוק ראשון
החוק הראשון של התרמודינמיקה הוא דרך נוספת לקבוע את חוק שימור האנרגיה. זה אומר שלכל מערכת, השינוי בסך האנרגיה שלה שווה לכמות העבודה שהיא עושה מינוס כמות האנרגיה המועברת אליו כחום. זו רק דרך נוספת להסביר את אותו רעיון, מכיוון שהאנרגיה של המערכת נשארת קבועה אלא אם כן היא מקבלת אנרגיה בצורה של עבודה או חום.