มันไม่ง่ายเลยที่จะนิยามคำว่า พลังงาน
สิ่งต่าง ๆ มีพลังงานอยู่
แต่คุณไม่สามารถ
ถือก้อนพลังงานไว้ในมือได้
คุณมองเห็นสิ่งที่พลังงานทำได้
แต่คุณไม่มีทางเห็นหน้าตาของมัน
พลังงานมีหลายชนิด
แต่เราจะจำแนกความแตกต่างได้จาก
การที่พลังงานทำให้สสารมีพฤติกรรมต่างกันเท่านั้น
เรารู้แน่ว่าปริมาณรวมทั้งหมด
ของพลังงานทุกรูปแบบในจักรวาล
มีค่าเท่าเดิมเสมอ
และสำหรับนักเคมี มีพลังงานสำคัญอยู่ 2 ชนิด
ได้แก่ พลังงานศักย์ทางเคมี
และ พลังงานจลน์
พลังงานศักย์ คือพลังงานที่รอให้มีอะไรเกิดขึ้น
ลองนึกถึงหนังยางที่ถูกยืด
ถ้าคุณตัดมันขาด
พลังงานศักย์ทั้งหมด
จะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์
ซึ่งคุณจะรู้สึกถึงมันได้จากความเจ็บปวด
เหมือนกับหนังยางที่ถูกยืด
พันธะเคมีก็มีพลังงานสะสมอยู่
และเมื่อพันธะถูกทำลาย
พลังศักย์ก็จะถูกเปลี่ยน
เป็นพลังงานชนิดอื่น ๆ
เช่น ความร้อน หรือ แสง
หรือ ถูกนำไปใช้สร้างพันธะชนิดอื่น
พลังงานจลน์ คือพลังงานของการเคลื่อนไหว
และโมเลกุลก็ขยับอยู่ตลอดเวลา
โมเลกุลอาจไม่ได้เคลื่อนที่ไหน
หรืออาจจะไปก็แล้วแต่
แต่ที่แน่ ๆ โมเลกุลมีการสั่น
ยืดหด
งอไป งอมา
และ/หรือ หมุนตัว
ลองดู มีเทน
ซึ่งมีไฮโดรเจน 4 ตัว
ยึดกับคาร์บอนตรงกลาง
เป็นตัวอย่าง
ถ้าวาดลงบนกระดาษ
ก็จะได้แค่ภาพทรงสี่หน้า
แต่ในความเป็นจริง มันขยับเคลื่อนไหวไม่หยุด
พลังงานจลน์ของโมเลกุล
ก็เป็นพลังงานชนิดเดียวกันเลย
กับพลังงานที่คุณใช้
เคลื่อนที่ไปไหนมาไหน
ต่างกันแค่คุณอาจหยุดอยู่นิ่ง ๆ ได้
แต่โมเลกุลอยู่นิ่งไม่ได้
ถ้าคุณดูดพลังงานจลน์
ออกจากโมเลกุล
โมเลกุลจะขยับน้อยลง
แต่มันไม่เคยหยุดนิ่งสนิท
ทีนี้ ไม่ว่าในกลุ่มโมเลกุลไหนก็ตาม
บางตัวจะมีพลังงานจลน์สูงกว่าเพื่อน ๆ
และถ้าเราคำนวณ
พลังงานจลน์เฉลี่ยของทั้งกลุ่ม
เราจะได้ตัวเลขที่สัมพันธ์เชิงคณิตศาสตร์กับ
อุณหภูมิ
ดังนั้น ยิ่งกลุ่มของโมเลกุล
มีพลังงานจลน์มากเท่าไหร่
อุณหภูมิก็จะสูงขึ้นเท่านั้น
และก็หมายความว่า ในวันที่อากาศร้อน
โมเลกุลในอากาศรอบตัวคุณ
จะหมุน ยืดหด งอไป งอมา
และโดยรวม ๆ วิ่งไปวิ่งมารวดเร็วกว่า
ในวันที่อากาศหนาว
จะร้อน หรือจะหนาว
ก็แค่คำเปรียบเทียบ
สองคำนี้ใช้สำหรับเปรียบเทียบ
สิ่งหนึ่งกับอีกสิ่ง
ในฤดูร้อน วันที่อากาศร้อน
โมเลกุลอากาศจะมีพลังงานจลน์สูงกว่า
โมเลกุลในผิวหนังของคุณ
ดังนั้น เมื่อโมเลกุลอากาศชนเข้ากับตัวคุณ
มันจะถ่ายเทพลังงานส่วนหนึ่ง
มาให้โมเลกุลในผิวคุณ
และคุณจะรู้สึกว่า นี่คือความร้อน
ในวันที่อากาศหนาว
โมเลกุลอากาศจะมีพลังงานจลน์ต่ำกว่า
โมเลกุลในผิวของคุณ
ดังนั้นเมื่อคุณกระทบเข้ากับโมเลกุลอากาศ
คุณจะถ่ายเท
พลังงานจลน์ส่วนหนึ่งให้กับโมเลกุลในอากาศ
และคุณจะรู้สึกว่า นี่คือความเย็น
คุณสามารถติดตามเส้นทางของพลังงานรอบตัวคุณได้
ลองดู เวลาคุณไปทำอาหารนอกบ้าน
คุณเผาถ่าน
และพลังงานศักย์เชิงเคมีก็ถูกปลดปล่อยออกมา
ในรูปความร้อนสูงและแสง
ความร้อนนี้ทำให้โมเลกุล
ของเบอร์เกอร์ ฮอตดอก หรือผักของคุณ
สั่นจนพันธะของมันถูกทำลาย
และมีโครงสร้างทางเคมีใหม่เกิดขึ้นมา
ถ้าความร้อนสูงเกินไป อาหารก็จะไหม้เป็นตอตะโก
ถ้าร้อนกำลังดี คุณก็จะมีมื้อเย็นรับประทาน
เมื่อเข้าไปในร่างกาย
โมเลกุลอาหาร ซึ่งจะอร่อย
หรือไหม้เกรียม
ล้วนถูกย่อยสลาย
และพลังงานที่ปล่อยออกมา
จะถูกใช้เพื่อการดำรงชีวิตในขณะนี้
หรือถูกเก็บไว้ใช้ภายหลัง ในโมเลกุลรูปแบบอื่น
เมื่อค่ำลง
อากาศของฤดูร้อนก็ค่อยเย็นลง
และพลังงานจะไหลเข้าสู่ตัวคุณช้าลง
เมื่ออากาศมีอุณหภูมิเท่ากับผิวหนังของคุณ
ในชั่วเวลาสั้น ๆ
พลังงานจะหยุดไหล
แล้วก็กลับมาไหลอีก
ในทิศทางตรงกันข้าม
พลังงานจะออกจากผิวของคุณซึ่งอุ่นกว่า
กลับไปยังจักรวาลรอบตัว
พลังงานไม่สามารถถูกสร้างหรือทำลายได้
แค่เปลี่ยนรูปไปมา
ดุจนกอมตะผู้แปลงโฉมไปในโลกกายภาพใบนี้