Determinação da energia no campo das ciências naturais

ota: Este artigo é sobre a definição de energia em ciências naturais. Para outros significados de energia, veja energia (desambiguação).

O sol: fonte primária de energia. A energia solar é responsável por praticamente todos os processos naturais observáveis no planeta Terra. Da energia eólica associada a furacões à energia térmica no solo dos desertos ardentes, da energia cinética nas águas de um rio caudaloso à energia potencial presente no vapor de água nas nuvens, da energia elétrica em uma tempestade de raios à energia hidrelétrica, da energia fóssil à renovável, da energia que as plantas usam para crescer até a que usamos para viver, todas têm por fonte primária a energia solar. São raros os processos na superfície da Terra que não se ligam de alguma forma à energia solar.

Definir energia não é algo trivial, e alguns autores chegam a argumentar que "a ciência não é capaz de definir energia, ao menos como um conceito independente". Contudo, mesmo para estes autores, "embora não se saiba o que é energia, se sabe o que ela não é", em clara alusão aos demais significados da palavra difundidos em senso comum, não obstante bem distintos daqueles encontrados no meio científico Ref. 1 . Este artigo foca a acepção científica da palavra energia.

Em ciência, energia (do grego έν dentro, εργον1 trabalho, obra, dentro do trabalho2 ) refere-se a uma das duas grandezas físicas necessárias à correta descrição do inter-relacionamento - sempre mútuo - entre dois entes ou sistemas físicos. A segunda grandeza é o momento. Os entes ou sistemas em interação trocam energia e momento, mas o fazem de forma que ambas as grandezas sempre obedeçam à respectiva lei de conservação.

É bem difundido - não só em senso comum - que energia associa-se geralmente à capacidade de produzir um trabalho ou realizar uma ação Ref. 2 . Em verdade, a etimologia da palavra tem origem no idioma grego, onde εργος (ergos) significa "trabalho". Embora não completamente abrangente no que tange à definição de energia, esta associação não se mostra por completo fora do domínio científico, e, em princípio, qualquer ente que esteja a trabalhar - por exemplo, a mover outro objeto, a deformá-lo ou a fazê-lo ser percorrido por uma corrente elétrica - está a "transformar" parte de sua energia, transferindo-a ao sistema sobre o qual realiza o trabalho.

O conceito de energia é um dos conceitos essenciais da Física. Nascido no século XIX, desempenha papel crucial não só nesta cadeira como em todas as outras disciplinas que, juntas, integram a ciência moderna. Notoriamente relevante na Química e na Biologia, e mesmo em Economia e outras áreas de cunho social, a energia se destaca como pedra fundamental, uma vez que o comércio de energia move bilhões anualmente.

Pela sua importância, há na Física uma subárea dedicada quase que exclusivamente ao estudo da energia: a termodinâmica. Em termodinâmica, o trabalho é uma entre as duas possíveis formas de transferência de energia entre sistemas físicos; a outra forma é o calor.