エネルギー保存則

エネルギー保存則とは、孤立系全体でエネルギーの総和は常に一定で増えも減りもしないという経験則である。第一種永久機関をどのようにしても実現できなかったことから、この法則の成立が信じられるようになった。

たとえば、物体は落下すると位置エネルギーを失い、代わりに運動エネルギーを得る。このとき失う位置エネルギーの量は得られる運動エネルギーの量とちょうど同じである。ただし摩擦は考えないものとする。もっとも摩擦を考えても、摩擦で失われる運動エネルギーの量と摩擦によって生じる熱エネルギーの量は結局ちょうど等しい。

核反応や完全対消滅などでは一見莫大なエネルギーが発生しているようにみえるが、このとき発生するエネルギーに比例するだけの質量の欠損が起きている。したがって質量とエネルギーの等価性を導入すれば、エネルギー保存則は依然として成立する。このときのエネルギーと質量の交換レートが有名な$E=mc^{2}$である。

なお再生可能エネルギーとは、太陽など地球の外から供給されるため、無尽蔵に使用可能な様に見えるエネルギーを意味する。決して永久機関というわけではなく、実態は太陽のエネルギーを消費している。太陽光の他、水力、風力、条件つきでバイオマスが該当する。