Wet van behoud van energie

Analoog aan de 'wet van behoud van massa zegt de wet van behoud van energie'' dat, behoudens atoomkernreacties, de totale hoeveelheid energie van systeem plus zijn omgeving constant is. Een andere formulering van deze twee wetten is dat zowel massa als energie niet kunnen worden gecreëerd noch vernietigd.

Waar de wet van behoud van massa de basis is voor een boekhouding van materialen, is de wet van behoud van energie dat voor energie: deze boekhouding dient altijd sluitend te zijn.

Enkele voorbeelden:
• behoud van massa: als bekend is dat een afvalverbrandingsinstallatie per ton afval 100 kilogram aan bodemassen produceert, dan verdwijnt de overige 900 kilogram samen met de toegevoerde verbrandingslucht door de schoorsteen van de installatie (verondersteld dat de installatie continu werkt).
• behoud van massa: als de Rotterdamse haven jaarlijks 200 miljoen containers verwerkt en de totale hoeveelheid containers aanwezig in de Rotterdamse haven niet verandert, dan worden er zowel 200 miljoen containers aangevoerd, alsook 200 miljoen containers afgevoerd.
• behoud van energie: als een elektriciteitscentrale continu een kolenstroom verwerkt van 2000 MW en 1000 MW elektriciteit generereert, dan gaat er 1000 MW verloren naar het koelwater en het rookgas dat de centrale verlaat.
• behoud van energie: als een kantoorgebouw bij zonnig zomers weer 1000 kW aan zonnestraling ontvangt via de ramen, dan dient de airconditioning in dat gebouw minstens 1000 kW warmte af te kunnen voeren om te voorkomen dat de temperatuur in het gebouw stijgt.

Net als bij het werken met massabalansen is bij het werken met energiebalansen een systeembenadering op te zetten waarin onderscheid wordt gemaakt tot systeem en omgeving en waarbij vier typen open/gesloten systemen onderscheiden kunnen worden.

De wet van behoud van energie vormt de basis voor het opstellen van een energiebalans over een systeem. Voor elk systeem zal altijd gelden:

$$ \ΣE_{\in,i} - \ΣE_{\uit,j} = \accumulatie $$
Wanneer er sprake is van het omzetten van de ene energievorm in de andere, energieconversie, moet er goed worden opgelet dat alle in- en uitgaande energiestromen worden meegenomen bij het opstellen van de energiebalans.