에너지

요약 물리적인 일을 할 수 있는 능력. 에너지의 크기는 물체가 할 수 있는 일의 양을 의미한다. 단위는 일의 단위와 같이 줄([J]: joule)을 사용한다.

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물리적인 에너지는 일을 할 수 있는 능력을 말한다. 여기에서 일은 힘과 힘이 작용하는 방향으로의 이동거리의 곱으로 정의되는 물리적 일을 의미한다.
 
높은 곳에 있는 물체가 낙하하면 다른 물체에 힘을 가하여 일을 하며, 또 어떤 속도로 운동하는 물체는 그 운동을 방해하려는 다른 물체에 힘을 미쳐서 일을 할 수 있다. 예를 들어, 높은 곳의 물을 떨어뜨려서 물레방아를 돌릴 수 있고, 달려오는 자동차는 충돌을 통해서 정지된 자동차를 밀 수 있다. 이처럼 높은 곳에 있는 물체나 속도를 가지는 물체는 일을 할 수 있는 에너지를 가진다.
 
이러한 에너지를 정량화(定量化)하기 위해서 높은 곳에 있는 물체에 대해서 기준 높이로부터의 높이차와 질량에 비례하는(중력에 의한) 위치에너지를 정의하며, 운동체에 대해서는 물체 속도의 제곱과 질량에 비례하는 운동에너지를 정의한다.
 
중력에 의한 위치에너지 외에도 탄성체의 변형에 의해서 탄성체에 저장되는 탄성위치에너지, 전기력에 의한 위치에너지(흔히 전압 혹은 전위라 부른다) 등의 위치에너지도 정의된다. 이러한 위치에너지와 운동에너지의 합을 역학적에너지라고 한다.
 
그 밖에 자연계에는 여러 물리적 상태에 따라 그 크기가 결정되는 많은 에너지 형태가 있다. 열에너지, 화학에너지, 소리에너지, 빛에너지 등을 예로 들 수 있다.
 
아인슈타인의 상대성이론에 따르면 질량과 에너지는 등가이다. 따라서 물체의 질량이 감소하면 그에 해당하는 에너지가 발생한다. 핵융합과정에서 발생하는 질량 감소를 이용하여 핵융합발전을 하는 것이 여기에 해당된다.