ראינו כי אנרגיה אינה גודל פיזיקאלי הנמדד ישירות, אלא היא גודל המחושב באמצעות גדלים פיזיקאליים אחרים שניתנים למדידה.
הביטוי המתמטי לאנרגיה, מקבל צורות שונות, בהתאם לגדלים (פרמטרים) מהם הוא מורכב.
אלו מכם שלמדו פיזיקה, מכירים ביטויים מתמטיים שונים, המבטאים סוגים שונים של אנרגיה. לדוגמא:
- אנרגיה פוטנציאלית כובדית (גרביטציונית) (mgh).
- אנרגיה אלסטית האגורה בקפיץ (1/2kx2).
- אנרגיה פוטנציאלית חשמלית (kq1q2/r).
- אנרגיה האגורה בקבל חשמלי טעון (1/2CV2).
- אנרגיה מושרית בסליל (1/2LI2).
- אנרגיית חום (mcDt).
- אנרגיה קינטית (תנועה) (1/2mv2).
- אנרגיה אגורה בשדה מגנטי.
- אנרגיה כימית (במבנה והרכב של חומרים).
- אנרגיה גרעינית (mc2).
- אנרגיה הנישאת על ידי גלי קול.
- אנרגיה הנישאת על ידי אור (קרינה אלקטרומגנטית).
כל אחד מהביטויים המתמטיים הללו, מתייחס למערכת פיזיקאלית מסוימת, ונותן ערך מספרי בעל יחידות של עבודה.
מסיבה זו, נובעת ההגדרה שהייתה מקובלת בספרי הלימוד במשך שנים רבות (והופיעה בתחילת ההסבר באתר זה כהגדרה לא טובה): "אנרגיה היא יכולת של הגוף לבצע עבודה".
השיטה בה משתמשים לתיאור גדלים הנשמרים במערכת סגורה, היא להגדיר את אחת הצורות של הגודל הנשמר כסטנדרט, ולאחר מכן לתאר את כל שאר הצורות של גודל זה, בהשוואה ליחידת הסטנדרט.
מכאן גם אפשר למצוא הגדרה לאנרגיה:
אנרגיה היא גודל פיזיקלי (ניתן למדידה) וניתן לבטאו באמצעות כל אחד מהביטויים המתמטיים המתוארים לעיל. בכל המרה מגודל המתואר על ידי ביטוי מתמטי אחד, לאחר, חייב להתקיים חוק שימור האנרגיה.
הגדירו את יחידת האנרגיה בהתבססות על חימום מים:
התחילו מההגדרה של קלוריה קטנה, שהיא: כמות החום הנדרשת להעלאת הטמפרטורה של 1 גרם מים במעלה אחת צלסיוס: 10C.
