Energie.

-

L'énergie

L'énergie est une grandeur fondamentale en physique qui exprime la capacité d'un système à produire un travail ou à provoquer un changement, que ce soit dans le mouvement, la température, la structure ou l'état d'un corps. Elle n'est pas une substance matérielle mais une propriété mesurable des systèmes physiques, existant sous différentes formes qui peuvent se transformer les unes dans les autres, tout en obéissant à des lois précises, notamment celle de la conservation. L'universalité du concept d'énergie réside donc dans sa capacité à relier des phénomènes très variés – mécaniques, thermiques, électriques, nucléaires, et quantiques – sous une même grandeur physique, dont la conservation reste un principe fondamental, même dans les théories les plus avancées.

Dans le cadre classique, l'énergie mécanique inclut deux formes principales : l'énergie cinétique, qui est liée au mouvement (proportionnelle à la masse et au carré de la vitesse), et l'énergie potentielle, qui dépend de la position dans un champ de force (comme la gravitation ou l'élasticité). Ces deux énergies se transforment mutuellement dans les systèmes conservatifs, où la somme de l'énergie mécanique reste constante.

À une autre échelle, l'énergie thermique correspond à l'agitation désordonnée des particules dans un corps et est mesurée par la température. Elle peut être convertie en énergie mécanique dans des moteurs thermiques, bien que cette conversion soit limitée par les principes de la thermodynamique, notamment le second principe, qui introduit la notion irréversible d'entropie. L'énergie interne d'un système regroupe alors l'ensemble des énergies microscopiques (cinétiques, potentielles, de liaison) de ses constituants.

En électricité, l'énergie est liée aux charges électriques et aux champs électromagnétiques. Une différence de potentiel (tension) appliquée à une charge produit un courant électrique, et donc un transfert d'énergie. Le champ électromagnétique lui-même contient de l'énergie, distribuée entre les champs électrique et magnétique, comme le montre l'équation de Poynting.

En physique moderne, notamment dans le cadre de la relativité restreinte d'Einstein, l'énergie et la masse deviennent équivalentes selon la célèbre équation E=mc². Cela signifie qu'une masse peut être considérée comme une forme concentrée d'énergie, ouvrant la voie à la compréhension des phénomènes nucléaires, où de petites quantités de masse se transforment en grandes quantités d'énergie.

Enfin, à l'échelle quantique, l'énergie apparaît sous forme discrète, ou quantifiée. Par exemple, les électrons dans un atome ne peuvent occuper que certaines énergies bien définies. Les échanges d'énergie entre la matière et le rayonnement se font sous forme de quanta, appelés photons, chacun portant une énergie proportionnelle à sa fréquence (E = hf).

Dictionnaire cosmographique