جيمس بريسكوت جول فيزيائي إنجليزي أسهم في ترسيخ المفهوم الحديث للطاقة من خلال أبحاثه في العلاقة بين الشغل والحرارة والكهرباء. لم يتلق تدريباً أكاديمياً تقليدياً، لكنه أجرى تجارب دقيقة بينت أن الحرارة شكل من أشكال الطاقة، وأن أشكال الطاقة المختلفة يمكن أن تتحول بعضها إلى بعض. ارتبط اسمه بأثر جول الحراري وبالمكافئ الميكانيكي للحرارة، وبالتعاون مع وليام تومسون في أثر جول تومسون الذي أسهم في تطوير تقنيات التبريد وتسييل الغازات. وقد أطلق اسمه على وحدة قياس الطاقة والعمل تقديراً لإسهامه العلمي.

كثافة الطاقة مقدار الطاقة المخزونة في نظام أو حجم محدد من الفراغ، وقد يستخدم المصطلح أحياناً للدلالة على الطاقة لكل وحدة كتلة، مع أن التعبير الأدق في هذه الحالة هو الطاقة النوعية. تظهر كثافة الطاقة في سياقات متعددة، من الوقود والبطاريات إلى المجالات الكهربائية والمغناطيسية والفيزياء الكونية، وتفيد في مقارنة قدرة المواد أو الأنظمة على تخزين الطاقة أو إطلاقها. كلما ارتفعت كثافة الطاقة أمكن تخزين مقدار أكبر من الطاقة في حجم أصغر، لذلك تتميز الوقود السائل مثل البنزين والديزل بكفاءة عملية عالية في النقل والتخزين مقارنة بكثير من البدائل. وتختلف كثافة الطاقة عن كفاءة التحويل أو الطاقة المجسدة، لأنها تقيس المخزون أو القابل للاستخراج من الطاقة لا مقدار ما يتحول فعلياً إلى عمل مفيد.

جيمس بريسكوت جول فيزيائي بريطاني ارتبط اسمه باكتشاف قانون بقاء الطاقة، وهو المبدأ الذي يقرر أن الطاقة لا تفنى بل تتحول من صورة إلى أخرى. كما وضع قانوناً يوضح تولد الحرارة في الموصلات الكهربائية، فسُمّيت وحدة قياس الطاقة والشغل باسمه تقديراً لإسهاماته في الفيزياء.

الحرارة في الفيزياء والميكانيكا الحرارية هي عملية انتقال الطاقة من جسم أو نظام إلى آخر بوساطة الاتصال الحراري، أو انتقال الطاقة إلى الجسم بطرق مختلفة ما عدا التأثير المباشر عليه. وعندما تنتقل كمية صغيرة من الحرارة إلى جسم في حالة توازن حراري ودرجة حرارة مطلقة T وبشكل متعاكس، فإنها تُحسب بالكمية TdS، حيث تمثل S مقدار العشوائية في الجسم. وتُعد الحرارة أساسية في حياة الإنسان، فلا يمكن العيش بدونها، كما يمكن أن تنتقل الطاقة الحرارية بين جسمين بالإشعاع. وتقاس الحرارة بميزان الحرارة، وتُعرف الحرارة النوعية بأنها كمية الحرارة المطلوبة لرفع درجة حرارة وحدة واحدة من كتلة المادة درجة حرارة واحدة، كما تُستخدم حرارة المدفأة الكهربائية في الطهي، وتجفف حرارة أشعة الشمس الملابس المبللة.

حفظ الطاقة مبدأ أساسي في الفيزياء ينص على أن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من العدم، بل تتحول من شكل إلى آخر داخل النظام المعزول. تظهر الطاقة في صور متعددة مثل الحركة والحرارة والكهرباء والكيمياء والإشعاع، وتبقى قيمتها الكلية محفوظة مع تغير الأشكال. يعد هذا المبدأ أساساً لفهم الآلات، والتفاعلات، والنجوم، والأنظمة الحيوية، والتقنيات الحديثة. ويمثل حفظ الطاقة قاعدة كونية عميقة، لأنه يكشف أن التغير في العالم ليس خلقاً وفناءً مطلقين، بل تحول منظم في صور القدرة على العمل.

التجارب السريرية بدأت عندما أجرى جيمس ليند أول تجربة مضبوطة بعد اقتراح أن الفواكه الحمضية يمكن أن تمنع الإسقربوط في الرحلات البحرية الطويلة. قسم ليند البحارة إلى مجموعات وقدّم لكل مجموعة نظامًا غذائيًا مختلفًا، فأرسى بذلك نموذجًا مبكرًا لاختبار العلاجات بالمقارنة المنظمة.

يُعتقد أن الحرارة الشديدة الناتجة عن قصف الحرب العالمية الثانية أثّرت في فحص تأريخ أحد القطع الخزفية، إذ إن التعرض لدرجات حرارة مرتفعة يمكن أن يغيّر الخصائص التي يعتمد عليها هذا النوع من التحليل العلمي في تحديد عمر المادة. وبذلك لم تعد نتيجة الاختبار تعكس بالضرورة تاريخ صناعة القطعة أو استخدامها الأصلي، بل أصبحت مرتبطة أيضاً بما طرأ عليها لاحقاً من تأثير حراري استثنائي.

أظهرت التطورات الحديثة في تقنيات التصوير أنّ للكائنات بدائية النوى هيكلاً خلوياً داخلياً، أو ما يُعرف بالهيكل الخلوي، على الرغم من أنّ هذا النوع من التنظيم كان يُنسب سابقاً في الغالب إلى الخلايا الأكثر تعقيداً. وقد ساعدت وسائل الرصد المتقدمة على كشف هذا البناء داخل بدائيات النوى، بما يوسّع فهم طبيعة تركيبها ووظائفها الخلوية.

توقّف “تجربة تدفّق الحرارة” التابعة لبعثة “أبولو ١٦” عن العمل عندما تعثّر رائد الفضاء جون يانغ بكابل، فاقتُلِع من موصله وانقطع الاتصال الذي كانت تعتمد عليه التجربة. وقد أدى ذلك إلى تعطيلها قبل استكمال مهمتها العلمية، رغم أهميتها في قياس الحرارة المنبعثة من باطن القمر ورصد خصائصه الداخلية.

أجرى علماء في جامعة شيكاغو تجربةً تاريخية تمكّنوا خلالها من تحقيق تفاعلٍ نوويٍّ متسلسلٍ ذاتيِّ الاستمرار تحت مدرجات ملعب لكرة القدم، في إنجازٍ شكّل خطوةً حاسمةً في تطور الأبحاث النووية. وقد مثّل هذا الحدث إثباتاً عملياً لإمكان ضبط التفاعل النووي بحيث يواصل نفسه من دون انقطاع، وهو ما فتح الباب أمام مسارات جديدة في دراسة الطاقة الذرية وفهم سلوك الانشطار النووي على نحوٍ أكثر دقة.