Energievormen

Wat is energie en welke energievormen zijn er? Volgens de wet van behoud van energie kan energie niet verloren gaan en ook niet uit het niets ontstaan, maar kan energie wel van vorm veranderen. In onderstaande figuur is te zien hoe de in methaan (CH₄) aanwezige chemische energie wordt omgezet in warmte.


• chemische energie is de energie die een stof heeft als gevolg van de chemische bindingen in deze stof; een stof bestaat immers uit moleculen en deze moleculen bestaan weer uit atomen die door chemische bindingen bij elkaar worden gehouden.

Bij gesloten systemen, dus waarbij er geen massastromen de systeemgrens passeren, kan energie op twee manieren worden uitgewisseld tussen het systeem en de omgeving, of met een ander systeem, namelijk in de vorm van arbeid (W) of in de vorm van warmte (Q):
• arbeid (W) is gedefinieerd als een kracht F die werkt over een bepaalde afstand: δW = F · δl. De eenheid van arbeid is dus: [N] · [m] = [Nm] = [J]
• warmte is gedefinieerd als de vorm van energie die overgedragen wordt tussen twee systemen (of tussen een systeem en zijn omgeving) als gevolg van een temperatuurverschil.

Behalve arbeid en warmte zijn er nog andere vormen van energie, zoals:
• potentiële energie: de energie die een voorwerp heeft als gevolg van zijn positie (hoogte) ten opzichte van de aarde
• kinetische energie: de energie die een voorwerp heeft als gevolg van zijn beweging ten opzichte van de aarde

Een stilstaande kogel op 2 km hoogte heeft een hoeveelheid potentiële energie E_pot = m·g·h, waarin m de massa, g de zwaartekrachtsversnelling en h de hoogte is. Als de kogel naar beneden valt verliest deze potentiële energie maar wint deze snelheid, en daarmee kinetische energie: E_kin = 1/2 m·v², waarin v de snelheid is.

Bij energiesysteemanalyses wordt voor energie de eenheid joule (J) gebruikt. Een (verouderde) eenheid voor energie is de calorie [cal]. De calorie is gedefinieerd als de hoeveelheid warmte nodig om 1 gram water 1 °C in temperatuur te laten stijgen. Deze hoeveelheid warmte, 1 cal, is gelijk aan 4,184 J.

Gerelateerd aan energie is het begrip 'vermogen', de hoeveelheid energie per tijdseenheid, met als eenheid J/s of W (1 J/s = 1 (W)att).