Enerji her yerde bulunan sezgisel olarak açıkça anladığımız veya anladığımızı sandığımız kavramların bir bölümünü oluşturur. Yinede bu kavramlar çok genel olması nedeniyle ancak soyut (matematiksel) bir tanım alabilir. Pratik bakış açısından bizi daha çok bir enerji biçiminin bir başka enerji biçiminde dönüşümleri ilgilendirdiğinden ilk aşamada enerjinin "yaratılan güç" anlamına geldiğini söylemek yeterlidir.

Günlük yaşamımızda çok sayıda kuvvet türü ile karşılaşmamıza rağmen yalnız iki temel kuvvet söz konusudur: çekimsel ve elektromanyetik kuvvetler.

Ne çekimsel nede elektromanyetik bir kuvvetin söz konusu olduğu Nükleer enerji
gerçek bir istisna oluşturur. Bu kuvvet diğer ikisine göre daha belirsiz gibi görünmektedir ancak diğerlerinden çok daha şiddetlidir

ENERJİ TÜRLERİ
Pratik açıdan enerjinin işletilmesini mümkün kılan enerji biçimlerinin kaynaklarının ve bir enerji biçiminden diğerine geçiş imkanlarının çeşitliliğidir. Enerji yaygın olarak Mekanik enerji ışık enerjisi veya ısı enerjisi biçiminde kullanılır; yanma tepkimelerinden Güneş ışınlarından yüksekten düşen Su külelerinden rüzgardan gelgitlerden radyoaktif maddelerden elde edilir. Bitkiler klorofil sayesinde güneşin ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürür. Hayvanlarda bunu vücutlarının oluşturduğu çok karmaşık kimya fabrikası sayesinde ısı ve harekete dönüştürür;patlamalı bir motor yanma yoluyla benzinin kimyasal enerjisini ısıyla sonra bu ısıyı harekete dönüştürür. Olayların bu çeşitliliği karşısında bir birlik aramak ilginç bir çalışmadır.

Çekimsel ve elektromanyetik kuvvetler son çözümlemede göz önüne alınması gereken tek kuvvet türleridir; aynı şekilde gelgit enerjisi volkanlar (daha genel olarak jeotermik enerji ) ve nükleer enerji dışında diğer tüm enerji biçimleri güneş ışımasından kaynaklanır. Gerçekte besinlerden aldığımız enerji Bitkilerin büyümesinden yani gene Güneşten kaynaklanmaktadır; rüzgar güneş'in yol açtığı Sıcaklık farkları nedeniyle atmosferde ortaya çıkan Basınç farklılıklarından doğar;

hidroelektrik enerjisinin kaynağı su düşüşleridir ve su da Okyanuslarla çeşitli yeryüzü sularının buharlaşması ve rüzgarla taşınması sonucu oluşan bulutlardan kaynaklanır. Petrolün içerdiği kimyasal enerji milyonlarca yıl önce yaşamış olan mikroorganizmaların güneş sayesinde ayrışmasından ve fosilleşmesinden meydana gelir. Bütün bunlar hiç kuşkusuz her Gün Güneşten aldığımız olağanüstü miktardaki enerjiyle mümkün olabilmektedir. (bu enerjinin gücü yaklaşık 4.10 kw'tır) Böylece ilke olarak bir kaynak yani Güneş ve iki olarak bir kaynak yani Güneş ve iki kuvvet yani çekimsel ve elektromanyetik kuvvetler sayesinde yeryüzündeki enerji dönüşümüne ve dolaşımına ilişkin hemen hemen bütün temel süreçler incelenebilecektir.

Günümüzde nükleer enerji dışındaki diğer enerji kaynaklarının kullanım alanları pek azdır. Bu Güne kadar ancak parçalanma (füzyon) enerjisine egemen olunmuştur. Ama bu enerji de çevreyi kirletmek riski ve maliyeti yüksek ve verimi düşük bir enerji türüdür. Oysa Güneş'in kendi iç enerjisinin bile kaynağı olan ve kaynaşma (füzyon) enerjisi denen çok üstün bir başka nükleer enerji türü daha vardır; ama bunun denetimli bir şekilde işletilmesi henüz mümkün değildir.

ENERJİNİN NİTELİĞİ
Bazı enerji çeşitleri diğerlerinden daha kolay kullanılabilir. Bunlar gerek azalabilir. (Enerji Krizleri) Ama toplam miktar değişmez.

Enerji dönüşümlerinin yer aldığı sistemlerin büyük karmaşıklığı çoğu zaman bir dizi temel süreç biçiminde açıklanan
matematiksel bir incelemeden vazgeçilmesini gerektirdiğinden bunun yerine daha genel tanımlar benimsenir. Karşılıklı olarak ısıl enerjinin mekanik enerjiye ve mekanik enerjinin ısıl enerjiye dönüşmesini inceleyen fizik dalına termodinamik adı verilir. Bu bilim dalının temelini oluşturan ikinci ilke bir enerji biçimine dönüşmesi üzerine temel bir kısıtlama getirmektedir buna göre mekanik enerji tümüyle ısıya dönüştürülebilse de (mesela sürtünmeyle) bunun tersi işlem %100 bir verimle gerçekleştirilemez.

Bu sınırlama teknolojik düzeyde bir sınırlama değildir çünkü ne kadar ileri bir teknoloji kullanılırsa kullanılsın bu durum aşılmaz bir engel olarak karşımıza çıkacaktır. Ayrıca dönüşüm sırasında bir enerji kaybı da yoktur çünkü enerji konumlu bir niceliktir; yani bir biçimde mesela mekanik enerji biçiminde kaybolsa bile aynı miktarda bir başka biçimde mesela ısı enerjisi olarak gene ortaya çıkacaktır. Mekanik enerji - ısıl enerji dönüşümü sırasında kaybolan enerjinin belli bir 'niteliği' dir; işte bu yüzden ısı enerjinin diğerinden kaybetmiş şekli olarak nitelendirilir. Buna göre aslında bir 'enerji krizi' değil olsa olsa biz enerji kalitesi krizi söz konusu olabilir. Gene de enerji üretmek için harcadığımız çabalar aslında daha düşük nitelikli enerji biçimlerinin aleyhine olarak asil bir enerji biçimi mesela Elektrik enerjisi elde etmeye yöneliktir.

Kuşkusuz bu dönüşüm yalnız termodinamiğin ikinci ilkesiyle değil aynı zamanda sahip olduğumuz
teknolojiyle de sınırlıdır. İkinci ilke ayrıca Evren'in geri kalan bölümünden yalıtlanmış bir sistemin toplam enerjisinde değer kaybından başka birşey olmayacağını ileri sürer: kısa veya çok uzun sürede bütün enerjinin başlangıçtaki miktarı korumasına karşılık maksimum değer kaybına uğrayacağı bir 'termodinamik ölüm' e mahkumdur. Bu durum elbette Düya için söz konusu değildir zira dünyamız Evrenden yalıtlanmış değildir ve sürekli olarak Güneşten enerji alır.

ENERJİNİN KORUNMASI
Ele gelmeyen ama kaçınılmaz bir gereklilik olan enerji hesaplanmasında kullanılan tüm nesneler ( Somut) dönüşüme uğrasa da değişmeyen bir sayıdır. (Soyut)

Enerjinin ve mümkün dönüşümlerinin bazı özellikleri bir kere tanımlandıktan sonra kökenini ve korunumunu anlamak amacıyla bunun daha kesin bir tanımı verilebilir. Mekanik enerji en bilinen örnektir. Bir ipin ucuna bağlı bir bilyenin durumunu göz önüne alalım ve ipin diğer ucundan çektiğimizi varsayalım anlaşabileceği gibi çekmek için uyguladığımız kuvvet ne kadar büyükse ve yer değiştirme miktarı ne kadar uzunsa harcadığımız güç o kadar fazla olacaktır:

ENERJİ = ( KUVVET X YOL )
Başlangıçta hareketsiz halde olan m kütleli bir bilye bir v hızı alıncaya kadar çekilirse ('knetik') enerjinin 1/2 mv2 olduğu gösterilebilir. Bununla birlikte bu nicelik ille de korunum lu değildir çünkü bilye bir v hızıyla yukarıya doğru atılırsa bunun hızı düşmeden önce azalarak sıfırlanacaktır. Bunda da şaşılacak bir yan yoktur çünkü bir güç yani bilyenin ağırlığı bilyenin üzerine etki yapmış ve önceki tanıma uygun olarak enerjisinsi değiştirmiştir. Bu enerji de aslında kaybolmamıştır çünkü bilye yere düşerken atıldığı noktadan tümüyle aynı v hızıyla (ters yönde) geçecek ve bu yüzden aynı kinetik enerjiye sahip olacaktır. Herşey sanki bilyeyi Dünya'ya bağlayan bir yay varmış gibi oluşmuştur ve burada yay rolü oynayan çekim alanıdır. Bir enerjinin korunumu yasasını bulabilmek için çekim alanı kavramını işin içine sokmak gerekir. Bu yasa şöyle ortaya konabilir

bilye yükseldikçe ve hızı azaldıkça çekim alanı içinde enerji depolanır (yay gerilir) ve bilye yere düşmeye başladığında da geri verilir. Böylece bilyenin yukarı çıkışı sürerken durmaksızın kinetik enerjinin çekim enerjisine (buna potansiyel çekim enerjisi denir) önüşümü iniş sırasındaysa ters dönüşüm söz konusudur. Kinetik enerjiyle potansiyel enerjinin toplamı olarak tanımlanan bilyenin toplam enerjisinin korunumlu olması için bu durumda potansiyel çekim enerjisinin tanımını iyice belirlemek gerekir (bu enerji mgz'ye eşittir burada g yer çekimi ivmesi ve z belirli bir düzeye göre verilmiş yükseltidir). Potansiyel enerji korunumlu olacak şekilde hesaplandığından pek de yararlı gibi görünmeyen bu yasa bununla birlikte bilyenin yörüngesi üzerinde tahminler yapmaya imkan verir çünkü potansiyel enerji yalnız çekim alanına bağlıdır ve bilyenin hareketiyle ilgili değildir. Buna göre çekim potansiyel enerjisi kesin olarak hesaplanabilir ve toplam enerjisinin korunumlu olduğu yazılarak bilyenin hareket denklemi elde edilebilir.

ENERJİ VE ZAMAN
Bir enerji yok olmuşsa bir şey onu birlikte götürmüş demektir. Bu büyük buluşlara yol açabilecek bir gerçekliktir.

Daha genel olarak bir sistemin maruz kaldığı her etkileşim için toplam enerjinin korunumu yasasını kurtarmak için gerekli miktarda enerjiyi eklemek gerekir. 1930'lu yıllarda enerjinin korunumu yasasını ihlal eder nitelikte nükleer tepkimeler bulunduğunda fizikçi W. Pauli enerjinin bütün bunlara rağmen

her zaman korunumlu olduğunu ve eksilen enerjiyi birlikte götüren şeylerin nötrino (denen birkaç yıl sonrasında algılanacak olan) yeni parçacıklar olduğu varsayımını öne sürdü. Bu bakımdan enerjinin korunumu temel bir ilkedir ve şöyle açıklanabilir: her fiziksel sistem için zaman içinde korunumlu bir nicelik tanımlanabilir ve buna enerji adı verilir. Çok genel olmasına rağmen bu açıklama nötrinoların öngörülmesinde olduğu gibi hiç de basit sayılmayacak tahminlere yol açmıştır.

Bu korunum yasasında dikkat çeken özellik mekanik kimyasal veya başka bir sistemin zaman içinde evrimi ne kadar karmaşık olsa da ve herşey değişiyormuş gibi görünse de toplam enerjinin her an aynı olması için bu sistemin çeşitli parçalarının

her zaman kendi aralarında bir uyum içinde davranmaları gereğidir. Fiziksel simetri üzerindeki düşünceler; enerjinin korunumunun gerçekte daha derin bir nedenin (zamanın homojenliği) gözlemlenebilir sonuçlarından biri olduğunu ortaya koymuştur.

_______________________