במהלך ההיסטוריה האנושית, הוגדרו יחידות שונות למדידות אנרגיה, בהתאם לשימוש, לתחום המדע, לנוחיות המסחר, וכו'.

היחידה הפיזיקלית המקובלת בשימוש היא ג'אול (Joule), הנרשמת לעיתים כ- ג'ול.

1 ג'אול מוגדר ככמות העבודה המבוצעת, כאשר כוח של 1 ניוטון, גורם לתנועת גוף לאורך 1 מטר, בכיוון הפעלת הכוח. ברור כי הגדרה זו מתאימה רק עבור מי שלמד את עקרונות המכניקה, ומכיר את הפיזיקה הבסיסית. (1 ניוטון היא הכוח הגורם ל 1 קילוגרם מסה, האצה של 1 מטר לשנייה בריבוע בכיוון הפעלת הכוח).
יחידה נוספת היא קלוריה קטנה. זוהי כמות החום הדרושה להעלאת הטמפרטורה של גרם מים (הנמצאים בלחץ אטמוספרי), במעלה צלסיוס. (בצורה מדויקת, מתייחסים לעליית הטמפרטורה שבין 14.5 מעלות צלסיוס, לבין 15.5 מעלות צלסיוס).

יחידת מדידה זו נמצאה על ידי ג'אול בשנת 1840, כאשר קבע את שווה הערך המכני של החום.

יחידה זו קטנה למדי לשימוש, ולכן משתמשים בקילוקלוריה:

1000 קלוריות קטנות נקראות קילוקלוריה ([KCal]), או קלוריה גדולה. זוהי היחידה המקובלת למדידת אנרגיה של מזון (חשוב לדיאטה …). בביולוגיה, מסמנים אותה באנגלית ביחידה Cal, וקוראים לה קלוריה, ומכאן הבלבול בחישובים בין קלוריה גדולה וקלוריה קטנה, בפקטור של 1,000.

הקשר בין היחידות:

1 [Joule] = 0.239 [cal]

1 [cal] = 4.2 [J]

(הערך המדויק הוא 4.1858 ג'אול לקלוריה, אך לצרכי הבנה, מספיק לחשב באמצעות הערך המקורב).

יחידת אנרגיה נוספת היא אלקטרון וולט. היא מתארת את כמות האנרגיה שרוכש אלקטרון כאשר מאיצים אותו באמצעות מפל מתח של 1 וולט. זוהי יחידה קטנה, שביחס לג'אול היא:

1 [eV] = 1.60*10^-19 [J]

• משתמשים ביחידה של מיליון אלקטרון וולט  [MeV]:

1 [MeV] = 10⁶ [eV]

הספק מתאר את קצב ביצוע העבודה, ומבוטא על ידי אנרגיה ביחידת זמן.

מכאן יחידת ההספק המקובלת: וואט [Watt] השווה לג'אול בשנייה:

1 [W] = 1 [J/s]

קיימת גם יחידת ההספק של כוח סוס (Horse Power):

1 [HP] = 746 [W]

צריכת אנרגיה מבוטאת בקילוואט שעה ([KWh]). מכיוון שבכל שעה יש 3,600 שניות, נקבל:

1 [KWh] = 3.6 [MJ]

שאלות חישוב לדוגמא:

אדם צורך ביממה כ 2,000 קילוקלוריות, שברובן הופכות לחום. השווה בין צריכת האנרגיה של האדם, לצריכת האנרגיה של מנורת להט בת 100 וואט.
תחילה יש להתאים את היחידות, כלומר לתרגם קילוקלוריות לג'אולים, ויממה לשניות:

2000*1000*4.2 = 8*10⁶ [J]

60*60*24 = 9*10⁴ [s]

מחלוקת האנרגיה בזמן, נקבל את ההספק הממוצע הנפלט על ידי אדם – 90 ג'אול בשנייה שהם 90 וואט. קיבלנו שאדם "מבזבז" אנרגיה בערך כמו מנורת להט של 100 וואט (!).
אדם פולט חום בממוצע כ 100 קילוקלוריות בשעה. כמה ג'אול הוא פולט בשנייה (וואטים)?
תחילה יש להתאים את היחידות, כלומר לתרגם קילוקלוריות לג'אולים, ושעה לשניות:

100*1000*4.2 = 4*10⁵ [J]

60*60 = 3,600 [s]

מחלוקת האנרגיה בזמן נקבל את ההספק הנפלט מאדם:

4*10⁵/3,600 = 111 [J/s] = 111 [W]

אם מעניקים למכונית, שמסתה 1000 קילוגרם, אנרגיה פוטנציאלית גרביטציונית (אנרגיה פוטנציאלית של גובה), השווה ליחידת אנרגיה חשמלית של קילוואט-שעה [kW-h]. מהו הגובה אליו תגיע המכונית? בחרו בתשובה הנכונה:
א. בערך 36 סנטימטר.

ב. בערך 1 מטר.

ג. בערך 3.6 מטר.

ד. בערך 36 מטרים.

ה. בערך 360 מטרים.

למתקדמים: אם נעניק כמות אנרגיה זאת למכונית, כך שכולה תהיה אנרגיה קינטית, מה תהיה מהירות המכונית?