Energia
Energia (gör.) a. m. erély; a fizikában a testek azon tehetsége, melynél fogva munkát végezhetnek. Közkeletü dolog, hogy p. a mozgó viz- és levegő-tömegek igen sokféle munka elvégzésére értékesíthetők, minélfogva a mozgó viz és levegő s általában minden mozgó test E.-val van felruházva. Az E.-nak azt a faját, melylyel a mozgásban levő testek rendelkeznek, mozgási E.-nak (kinetikai, aktuális E.-nak) nevezzük. Azonban a nyugvó testeknek is lehet E.-juk; igy valamely felemelt teherben, p. viztömegben azon körülménynél fogva, hogy alkalomadtán a nehézség hatásának engedve, mozgásnak indulhat s ezután mozgásánál fogva munkát végezhet, szintén bizonyos mennyiségü E. van felhalmozva, az E. mintegy lappang a felemelt tömegben. Az E.-nak ezt a faját helyzeti E.-nek (lappangó, potenciális, v. sztatikai E.-nak) mondjuk. Helyzeti E.-val minden test rendelkezik, melynek valamely erővel szemben előnyös helyzete van, azaz az erő hatásának engedhet; a felemelt tehernek előnyös helyzete van a nhézségi erővel szemben, egy kifeszített rugónak előnyös helyzete van a rugalmasság erejével szemben; valamely bolygónak több helyzeti E.-ja van az aféliumban mint a perihéliumban, mert midőn a Naptól távolabb van, a gravitációval szemben előnyösebb a helyzete. Munkát végezhet azonban a többi között minden meleg test vagy elektromossággal ellátott test is; a gőzgépek, gázmótorok s általában minden hőgép, valamint a szintén hőgépnek tekinthető emberi és állati test, midőn mekanikai munkát végeznek, a hőt alakítják át munkává, tehát a hő is egy faja az E.-nak; hasonlóképen munkát végezhetnek, például tömegeket mozgatnak a nyugvó elelktromossággal vagy pedig a mozgó elektromossággal (elektromos árammal) ellátott testek is, és az ujabb fizikának egyik legfontosabb vivmánya, hogy az olyan hatókat, melyeket még a jelen század közepe előtt is az ugynevezett imponderábiliák (sulyamérhetetlen testek) közé soroztak, nevezetesen a hőt, a fényt, elektromosságot és mágnességet, az E. egy-egy fajának, illetőleg valamely E.-tényezőnek tekinti. A látható testtömegek E.-ját, ugy a mozgásit, mint a helyzetit, látható E.-nak vagy mekanikai E.-nak is nevezzük, mig a láthatatlan testrészecskék (molekulák, atómok) E.-ját, valamint a fény, hő, elektromosság és mágnesség E.-ját láthatatlan E.-nek is mondjuk. Ennek mibenlétére bizonyos hipotéziseket állítunk fel; igy a hő E.-ját a legkisebb testrészecskék mozgási E.-jának tulajdonítjuk, mig a fény, sugárzó hő és az elektromosság igen valószinü szubsztrátuma a szintén hipotézises éter, melynek mozgásbeli állapotára nézve megint csupán hipotéziseket állíthatunk fel.
Jelenleg az E.-nak a következő kilenc faja ismeretes, melynek mindegyike általában véve v. a mozgási, v. a helyzeti E.-k csoportjába tartozik: 1. A látható tömegek mozgási E.-ja; ezt kifejezi a mozgó tömegből és a mozgás sebességének négyzetéből alkotott szorozmány fele. 2. A látható tömegek helyzeti E.-ja, mely lehet a) távolsági E., b) felületi E., c) térfogati E.; az elsőt kifejezi az erő és a távolság szorozmánya, a másodikat a felületi feszültség és a felület szorozmánya, a harmadikat a térfogat és nyomás szorozmánya. 3. A hő E.-ja, melyet kifejez a hőkapacitásnak vagy esetleg az entropiának a hőmérséklettel való szorozmánya. 4. A molekulák helyzeti E.-ja, vagyis kohézióval szemben előnyös helyzetben levő molekulák E.-ja. Ha például jeget olvasztunk vagy vizet párologtatunk, e célra tetemes hőt kell elfogyasztanunk, az elfogyasztott hőbeli E. a molekulák lappangó E.-jává alakul át, melyet, amidőn a viz ismét megfagy, illetőleg a midőn a gőz lecsapódik, kőbeli E. alakjában visszanyerünk. Kifejezője az olvadási, illetőleg párolgási hőnek a tömeggel való szorozmánya. 5. A kémiai E., vagy a kémiai különlét E.-ja, a kémiai vonzalommal (rokonsággal) szemben előnyös helyzetben levő különnemü atómok és molekulák helyzeti E.-ja. Ha p. hevítés által a kénesőoxidot kénesőre és oxigénre bontjuk fel. az elfogyasztott hő a kéneső- és oxigénatómok helyzeti E.-jává alakul át, melyet, midőn e két elem ismét kénesőoxiddá egyesül, hőbeli E. alakjában visszanyerünk. Kifejezője a tömeg és a kémiai (égési) hő szorozmánya. 6. Az elektromosság helyzeti E.-ja, vagy az elektromos különlét E.-ja; kifejezője az elektromosság mennyiségének és az elektromos potenciálnak szorozmánya; ugyanezen együtthatók fejezik ki 7. az elektromosság mozgási E.-ját, vagyis az elektromos áram E.-ját, mely létrehozza 8. a mágneses helyzeti E.-t. 9. A sugárzó E. (fény és sugárzó hő), az éterhullámok E.-ja. Mindezen E.-fajok abszolut mértéke az a mekanikai munka, mellyé az illető E.-faj, akár közvetlenül akár közvetve. teljesen átalakulhat; tehát bármely E. abszolut egysége a mértékrendszerben a kilogramm-méter, az abszolut (C. G. S.) rendszerben pedig a din; mérete szintén megegyezik a munka méretével, tehát L2MT2. Az E. bármely faját tekintsük is, az E. mennyisége arányos az E. intenzitásával, vagyis azon együtthatóval, melytől az E.-nak egyik helyről egy másik helyre való átmenetelének vagy át nem menetelének lehetősége függ, ezen arányosság együtthatója az E. kapacitása. Igy a mozgási E. intenzitása a sebesség-négyzet, kapacitása a tömeg; a hő E. intenzitása a mérséklet, kapacitása a hőkapacitás vagy entropia, stb.
Amint a látható tömegek helyzeti E.-ja -átalakulhat a tömegek mozgási E.-jává, épp ugy lehetséges az ellenkező átalakulás is; igy p. egy felfelé hajított testnek mozgási E.-ja folytonosan fogy, de ugyanabban az arányban nő a helyzeti E.-ja s midőn a test a legmagasabb pontjárt érte, mozgási E.-ja, mint ilyen elenyészett s egészen átalakult helyzeti E.-vá, mely E., midőn a test a földre visszaesik, ismét teljesen átalakul mozgási E.-vá s ez ismét, a földhöz való ütközéskor hővé alakul át. Az elektromos vaspálya mozgó kocsijait tekintve, az E. átalakulásainak következő sorával van dolgunk. A Nap sugárzó E.-ja létrehozta a növényi test egyik főalkotórészét, a szenet, illetőleg a szén és az oxigénatómok helyzeti E.-ját, mert a növényi test felépítésekor a Nap fénye és melege bontotta meg a légkörbeli szénsavat szénre és oxigénre; a kőszén s evvel együtt a napnak kémiai E.-vá átalakult sugárzó E.-ja a szénbányákban az utókor számára mintegy raktározva van. A gépházban a szenet elégetik, a szénben lappangó E. átalakul hővé. Ezt a hőt a gőzgép átalakítja mozgási E.-vá, mely a dinamó-gépeket hajtja, melyek elektromos áramot gerjesztvén, a mozgási E. átalakul az áramló elektromosság E.-jává. Ez ismét a kocsikba vezettetvén, átalakul a kocsiban levő elektromótor mágneseinek helyzeti E.-jává, mely végtére átalakul a kocsi mozgási E.-jává. De az átalakulások sora még ekkor sincs egészen befejezve; midőn a kocsit fékezővel megállítják, annak mozgási E.-ja a fékezőhöz való surlódás révén hővé alakul át. Az átalakulások kiinduló pontja tehát a Nap melege, végpontja a surlódás gerjesztette hő. Az E.-alakoknak ilyetén változtatos és kölcsönös átalakíthatóságát megtaláljuk az E. minden fajánál, ugy hogy általában elmondhatjuk, hogy a különböző E.-fajok kölcsönösen átalakíthatók, és a fizika tulajdonképpeni feladata ezen átalakulások feltételeinek és törvényeinek kipuhatolásában áll. De az átalakulások minden sorozata alá van vetve az E. megmaradása elvének; ez a fizika legáltalánosabb tapasztalati törvénye, s azt mondja, hogy az E.-fajok bármelyike a többivé átalakulhat, tehát megfogyatkozatik, sőt egészen elenyészhetik, de ilyenkor helyette egyenértékü más E.-faj jön létre, ugy hogy a különböző E.-fajok összege az egész világegyetemre nézve állandó mennyiség; E.-t sem teremteni, sem megsemmisíteni nem lehet. E törvény a legnagyobb elvi haladás, mely Galilei, Newton és Huygens ideje óta a fizikában megvalósíttatott, és a fizikára nézve ugyanolyan jelentőségü, mint az anyagmennyiség állandóságának törvénye a kémiára nézve. Tisztán mekanikai viszonylatokban e törvényt már Galilei felismerte, Huygens pedig már matematikailag formulázta, mig Bernoulli Dániel révén (1738) az eleven erő megmaradásának elve nevén általános mekanikai törvény rangjára emelkedett. A sulyamérhetetlen hőanyag létének megcáfolására e század elején tett vizsgálatok, melyekben különösen Rumford gróf és Humphry Davy tüntek ki, közvetve szintén az E. megmaradása elvének utját egyengették, de csak 1842. történt, hogy Mayer Robert Gyula heilbronni orvos az E. különböző fajait egyetemlegesen felismerte, az E. megmaradásának törvényét általánosan formulázta, s ezt nemcsak az ég és föld fizikájának jelenségeire, hanem még az élettan jelenségeire is alkalmazta, miben igen hathatós segítségére volt a hőnek általa kiszámított mekanikai egyenértéke. V. ö. Mayer J. R., Die Mechanik d. Wärme in gesammelten Schriften, 2. kiadás, Stuttgart 1874.
Az E.-ról szóló tannak, az ugynevezett energetikának fejlődésével az E. átalakíthatóságának feltételei is a vizsgálatok körébe vonattak, azonban egy ide vonatkozó általános törvényre nézve a vizsgálatok még nincsenek befejezve. A kiinduló pont a Sadi-Carnot Miklós Lénárd által 1824. kimondott azon tapasztalati tétel, hogy a hő csak akkor végezhet munkát, ha melegebb helyről hidegebbre megy át. Ezen kiinduló pont után az E. átalakulásai folyamatában egy igen nevezetes körülmény deríttetett fel. Ugyanis a tömegek mozgási E.-ja, például az ütközés vagy surlódás alkalmával, minden gép vagy különös berendezés nélkül egészen magától és a legnagyobb könnyüséggel átalakul hővé, azonban fordítva, a hő mozgási E.-vá csak a S. Carnot által kifejezett feltétel mellett alakítható át, mihez már egy hőgép, p. gőzgép, vagy általában olyan berendezés kivántatik meg, melyben a hő melegebb helyről hidegebbre, a gőzgépben a kazánból a hütőbe áramlik át. Hasonlót tapasztalunk a többi E.-fajokra, p. az elektromosságra nézve is; ezek is a legnagyobb könnyüséggel alakulnak át hővé, mig az ellenkező átalakulás bizonyos, néha nehezen teljesíthető feltételekhez van kötve. A föld belső melegének és az ár-apály E.-jának kivételével minden munka, minden hő, minden növényi és állati élet a Nap sugárzó E.-ájára vezethető vissza. A szelek, melyek a szélmalmokat hajtják, vagy a hajók vitorláit dagasztják, a Nap hevítő hatásából származnak; ugyancsak a nap melege emeli fel a vizet gőz alakban, hogy csapadék alakjában ismét a földre esve, a munkaforrásul használt patakokat és folyókat alkossa. A Nap sugárzó E.-ja a növényi életfolyamatban átalakul egyrészt a szén és oxigénatómok, másrészt a hidrogén- és oxigénatómok helyzeti E.-jává, tehát a szén- és hydrogéntartalmu anyagok elégésének melege szintén a Naptól származik. Mind a növényevő, mind pedig a husevő állatok növényekkel táplálkoznak, az előbbeniek közvetlenül, az utóbbiak másodkézből; az állati hő és munka tehát szintén a Napra vezethető vissza, s ugyanez áll az elektromos E.-ra nézve is, mely vagy mekanikai munkából, vagy pedig kémiai E.-ból, nevezetesen a cink oxidációjának E.-jából származik. A cink oxidációja azonban a cinknek az érceiből való előzetes redukcióját tételezi fel, mely művelet szintén szénnel, tehát a Nap E.-jának termékével történik. Ily módon a Nap E.-ja az átalakulásoknak igen hosszu, részint a természet által kiszabott, részint tőlünk függő sorozatán mehet át, de elvégre megint csak hővé válik, s mint ilyen a világtérbe szétszóródik; az egyenletesen, hőmérsékleti különbség nélkül szétszórt hőnek pedig az E. átalakíthatósága szempontjából semmi hasznát nem vehetjük. Sir W. Thomson, ki ezekre a következtetésekre először jutott (1851), az E. átalakulásainak ezt a folyamatát az E. szétszóródásának (disszipációjának) nevezte. L. Entrópia.
E. a zenében rendesen con előjelzéssel jő kapcsolatba: con energia, vagy anélkül: energico, s azt jelenti, hogy az a tétel, zöngecsoport, frázis vagy periodus, mely e szókkal van jelezve, erőteljesen, határozott hangsulylyal, adassék elő. E. erkölcsi tekintetben akaraterő, tetterő, melynél fogva akaratunk keresztülvitelére a szükséges állhatatossággal s az akadályok legyőzésére szükséges erővel rendelkezünk.
