Aristóteles en su Metafísica había identificado la energía con el movimiento en cuanto tal. Pero el movimiento, en la obra del estagirita, era un concepto amplio que se aplicaba a cualquier cambio que se pudiera producir que iba desde el traslado de lugar de un objeto (movimiento local) hasta el crecimiento de una planta a lo largo de su vida. El concepto de energía se diluyó en el fárrago de especulaciones abstractas de la literatura medieval y no se volvió a tenerse en consideración hasta los comienzos de la ciencia moderna.
Galileo (1564-1642), partiendo del concepto de velocidad, dedujo fórmulas para el movimiento uniformemente acelerado y para la velocidad de caída de los graves. Estos descubrimientos permitieron avanzar del concepto abstracto y amplio de la energía como movimiento a una identificación real del movimiento: la velocidad. Con esta medida se empezó a pensar en la velocidad como medida de la energía cinética.
Pero fue G. W. Leibniz (1646-1716) quien se aproximó más al concepto de energía con la idea la fuerza viva (vis viva) según el efecto que podía producir. La fuerza viva mediría la capacidad de un cuerpo en movimiento para producir un cambio mayor o generar un trabajo y pensó que también era importante, e incrementaba los efectos del movimiento la masa (por ejemplo en los choques). Leibniz definió la fuerza viva como el producto de la masa por el cuadrado de la velocidad (m·v²). En su obra, Los Principios de la Naturaleza y la Gracia (1714), consideró la fuerza viva como uno de los principios de diseño utilizados por Dios en el momento de crear este mundo.
En este punto, Leibniz introdujo, en contraposición a las fuerzas vivas, el concepto de vis mortua, como las fuerzas que no producían movimiento, sino presión. Pero no todas las manifestaciones conocidas tenían apariencia mecánica de movimiento local y choques, se consideraron energías: térmica, hidráulica, eléctrica, magnética, eólica, etc.
Aunque no era propiamente movimiento mecánico, el calor era otro tipo de energía que se representaba como una fuerza interna que procedía del fondo de la materia. Francis Bacon (1561-1626), en su obra Novum Organum (1620) se interesó por el calor al que caracterizó como una forma de movimiento las partículas que integraban un cuerpo. Esta idea fue un avance significativo en la comprensión del calor, de hecho, en el siglo XVIII hubo físicos que interpretaron el calor como un tipo de movimiento. Así fue como la Teoría Cinética de Daniel Bernoulli (1700-1782) proporcionó una definición estadística de calor con la medida m·v2. Desgraciadamente sus ideas fueron olvidadas rápidamente.
La teoría calórica, dominante en el siglo XVIII, fue formulada, estructurada y por Lavoisier (1743-1794) y fue el modelo con el que se explicaron las características del calor. La teoría mantenía que el calor era fluido hipotético, una sustancia invisible, que estaba dentro de la materia y que fluía entre los cuerpos; era el calórico. Se pensó que el calor como una sustancia invisible que fluía entre los cuerpos, aunque era una emanación que no se había detectado más que por sus efectos. Su existencia estaba apoyada porque se acumulaba, guardando el calor en piedras que sueltan en habitaciones de paredes frías y fluía pasaba calor de un cuerpo a otro, de forma análoga a como se fluía y se acumulaba a la electricidad.
La teoría del calórico partía de las hipótesis de que las moléculas de todos los cuerpos en la naturaleza estaban en un estado de equilibrio, entre dos tendencias opuestas que eran la atracción gravitacional newtoniana entre sus moléculas, que tendía a mantenerlas unidas y la acción del calórico, que tendía a separarlas. Precisamente la mayor o menor cantidad de calórico que contenían los cuerpos era lo que hacía que éstos fueran gases, líquidos o sólidos.
Con la hipótesis del calórico se podía explicar que el calor pasara de un cuerpo a otro por contacto (del cuerpo caliente al frío). Incluso las quemaduras por congelación se podían explicar argumentando que el calórico causaba en la piel los mismos efectos a la salida y a la entrada.
La teoría del calórico fue aceptada por muchos científicos, ya que incluso con esa hipótesis se podían explicar los experimentos de J. P. Joule (1818-1889) sobre la equivalencia entre el calor y el trabajo (o energía mecánica). Bastaba argumentar que, al agitar un cuerpo, se romperían las supuestas bolsas microscópicas que contenían el calórico, liberando calor. Pero, a pesar de la posibilidad de pergeñar fácilmente explicaciones ad hoc para apuntalar la teoría del calórico, la teoría fue perdiendo partidarios, sobre todo, por no poder explicar que el calórico fuera una sustancia sin peso.
A mediados del siglo XIX, entre 1840-1850) muchos científicos estaban convencidos de que la energía tenía diferentes manifestaciones convertibles entre sí. El físico y médico alemán Julius R.von Mayer (1814-1878) observó en 1842 que la sangre venosa de sus pacientes en el trópico era más roja que en los climas fríos. De esta observación dedujo que el cuerpo necesitaba consumir menos oxígeno y, por tanto, quemar menos energía para mantener la temperatura corporal en los lugares cálidos y concluyó que el calor y el movimiento mecánico eran dos formas de energía convertibles entre sí.
A mediados del siglo XIX Herman Helmholtz (1821 – 1894) formuló en su libro Sobre la conservación de la fuerza (1847) argumentó que las fuerzas (término que entonces englobaba a la energía) mecánicas, térmicas, químicas y eléctricas eran equivalentes y convertibles entre sí en proporciones fijas. Postuló la inalterabilidad que significaba que en naturaleza había una cantidad constante de energía que no se podía crear ni destruir, es decir, que, en un sistema aislado, la energía total ni se creaba ni se destruía, sólo se transformaba, y este principio de conservación se consolidó como una ley fundamental de la física y la termodinámica modernas.
Seguramente el experimento de J. P. Joule (1818-1889) fue el más relevante porque estableció una equivalencia numérica entre el calor y la energía: Joule realizó el experimento usando pesas en caída libre para mover unas palas dentro de un recipiente con agua. Podía medir la energía cinética producida por el movimiento de las pesas y el aumento de la temperatura producido por el movimiento dentro del agua, subió la temperatura del agua y calculó que 1cal = 4,186J. :
Recordar que una caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado Celsius la temperatura de un gramo de agua. Y Julio es el trabajo que realiza una fuerza constante de un newton al desplazar un objeto una distancia de un metro (m)
Conclusión, en el siglo XIX se probó que el calor no era un fluido invisible (teoría del calórico), sino una forma de energía transformable
Este principio de conservación de la energía estableció que la energía mecánica, el calor, la electricidad y la energía química eran formas equivalentes de una misma magnitud que se transformaba de una a otra, pero no que todas ellas fueran idénticamente mecánica. La energía pasó a ser un concepto abstracto universal, independiente de las máquinas y de los engranajes. El principio de conservación es utilizado en todas las ramas de la física y la energía de un sistema se mide por el trabajo que es capaz de producir.
