L'energia è la capacità di un sistema fisico di lavorare. Il simbolo comune per l'energia è la lettera maiuscola E. L'unità standard è il joule, simboleggiato da J. Un joule (1 J) è l'energia risultante dall'equivalente di un newton (1 N) di forza che agisce su un metro (1 m) di spostamento. Esistono due forme principali di energia, chiamate energia potenziale ed energia cinetica.
Energia potenziale, a volte simbolizzata U, è l'energia immagazzinata in un sistema. Un oggetto stazionario in un campo gravitazionale, o una particella carica stazionaria in un campo elettrico, ha energia potenziale.
L'energia cinetica è osservabile come movimento di un oggetto, una particella o un insieme di particelle. Gli esempi includono la caduta di un oggetto in un campo gravitazionale, il movimento di una particella carica in un campo elettrico e il movimento rapido di atomi o molecole quando un oggetto si trova a una temperatura superiore a zero Kelvin.
La materia è equivalente all'energia nel senso che le due sono correlate dall'equazione di Einstein:
E = mc2
where E è l'energia in joule, m è la massa in chilogrammi e c è la velocità della luce, pari a circa 2.99792 x 108 metri al secondo.
Nei circuiti elettrici, l'energia è una misura della potenza spesa nel tempo. In questo senso, un joule (1 J) è equivalente a un watt (1 W) dissipato o irradiato per un secondo (1 s). Un'unità di energia comune nelle utenze elettriche è il chilowattora (kWh), che è l'equivalente di un chilowatt (kW) dissipato o consumato per un'ora (1 h). Poiché 1 kW = 1000 W e 1 h = 3600 s, 1 kWh = 3.6 x 106 J.
L'energia termica è occasionalmente specificata in unità termiche britanniche (Btu) da non scienziati, dove 1 Btu è approssimativamente uguale a 1055 J. La capacità di riscaldamento o raffreddamento di un sistema di climatizzazione può essere citata in Btu, ma questo è tecnicamente un uso improprio del termine. In questo senso, il produttore o il venditore del sistema si riferisce effettivamente a Btu per ora (Btu / h), una misura della potenza di riscaldamento o raffreddamento.