现代物理学已明确了质量与能量之间的数量关系，即爱因斯坦的质能关系式：E=MC_。能量的单位与功的单位相同，在国际单位制中是焦耳（J）。在营养学中除了用焦耳（J）作为能量单位以外，有时也用卡路里（cal）作为能量单位，1卡路里约等于4.184焦耳。在原子物理学、原子核物理学、粒子物理学等领域中也用电子伏特（eV）作为能量单位，1电子伏特=1.602,18×10－19焦。在理论物理领域，也有用尔格（erg）作为能量单位的，1尔格=10－7焦。能量以多种不同的形式存在。
按照物质的不同运动形式分类，能量可分为核能、机械能、化学能、内能（热能）、电能、辐射能、光能、生物能等。这些不同形式的能量之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化。
各种场也具有能量。在营养学中，能量指的是食物中所含有的能被人体所吸收的化学能（生物质能），食物中的能量有时也可以称作热量，正常成年人每天消耗的能量约为8.4×106焦（8400千焦，NRV营养素参考值）。
食物中的能量是食物的热量。饮食中可以提供热量的营养素是糖类（碳水化合物）、脂肪、蛋白质、酒精、有机酸等。
它们所含的热量，以每克为单位，分别是：糖类（碳水化合物）4大卡、脂肪9大卡、蛋白质4大卡、酒精7大卡、有机酸2.4大卡。食品能量即是食品所含的热量，也可以叫做卡路里。
卡路里（简称卡，缩写为cal），由英文Calorie音译而来，其定义为在1个大气压下，将1克水提升1摄氏度所需要的热量。作为能量单位，现在仍被广泛使用在营养计量和健身手上，国际标准的能量单位是焦耳（joule）。
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