De wet van behoud van energie is een belangrijke wet van de natuurkunde. In feite zegt het dat terwijl energie van de ene soort in de andere kan veranderen, de totale hoeveelheid energie niet verandert. Deze wet is alleen van toepassing op gesloten systemen, dat wil zeggen systemen die geen energie kunnen uitwisselen met hun omgeving. Het universum is bijvoorbeeld een gesloten systeem, terwijl een koffiekopje langzaam afkoelt op een aanrecht.

Systemen

Als een systeem energie kan uitwisselen met zijn omgeving, is het geen gesloten systeem systeem en behoud van energie is niet van toepassing. Aarde is bijvoorbeeld geen gesloten systeem omdat het zowel warmte van de zon kan ontvangen als warmte in de ruimte kan uitstralen. Omdat het een open systeem is, kan de totale energie ervan veranderen. Het universum als geheel is een gesloten systeem omdat het, voor zover we weten, niet in contact staat met andere systemen of universums. Daardoor blijft de totale energie van het universum ongewijzigd.

Vormen van energie

Energie kan vele verschillende vormen aannemen. Een object dat beweegt, heeft bijvoorbeeld kinetische energie of bewegingsenergie. Een object dat hoog boven de grond is opgeheven, heeft zwaartekracht-energie omdat de zwaartekracht aan het object trekt en ervoor zorgt dat het "wil" vallen. Licht van de zon is energie in de vorm van straling. De moleculen in je eten hebben chemische potentiële energie die je kunt onttrekken door de spijsvertering, en je lichaam heeft energie in de meest voor de hand liggende vorm van alles - warmte.

Energieconversie

In het universum als een geheel, energie wordt nooit vernietigd - het verandert gewoon van vorm. Wanneer een steen valt, bijvoorbeeld, wordt het zwaartekrachtspotentieel dat het bezat vanwege zijn hoogte omgezet in kinetische energie, en wanneer het de grond raakt, wordt kinetische energie omgezet in warmte. Planten nemen straling en zetten de energie die het bevat om in chemische potentiële energie die je op zijn beurt extraheert wanneer je je eten eet. Een energiecentrale neemt chemische potentiële energie in steenkool en verandert deze in elektrische energie. In al deze scenario's verandert energie van vorm.

Eerste wet

De eerste wet van de thermodynamica is een andere manier om de wet van behoud van energie te verklaren. Het zegt dat voor elk systeem de verandering in zijn totale energie gelijk is aan de hoeveelheid werk die hij doet minus de hoeveelheid energie die er aan wordt overgedragen als warmte. Dit is slechts een andere manier om hetzelfde idee uit te leggen, omdat de energie van het systeem constant blijft tenzij het energie ontvangt in de vorm van werk of warmte.