Превращение 3 видов энергии

0 голосов
39 просмотров

Превращение 3 видов энергии


Другие предметы (12 баллов) | 39 просмотров
Дан 1 ответ
0 голосов

В живом мире различают три основных вида превращения энергии:

1. Лучистая энергия солнечного света улавливается имеющимся в зеленых растениях зеленым пигментом хлорофиллом и превращается в процессе так называемого фотосинтеза в химическую энергию, которая используется для синтеза из двуокиси углерода и воды углеводов и других сложных молекул. Энергия солнечного света, представляющая собой одну из форм кинетической энергии, превращается таким образом в один из типов потенциальной энергии. Химическая энергия запасается в молекулах углеводов и других питательных веществ в форме энергии связей между входящими в их состав атомами.

2. Химическая энергия углеводов и других молекул превращается в процессе клеточного дыхания в биологически доступную энергию макроэргических фосфатных связей. Такого рода превращения энергии осуществляются в митохондриях.

3. Превращение энергии, происходящее при использовании клеткой химической энергии этих фосфатных связей для работы: механической работы — при мышечном сокращении, электрической работы — при передаче нервного импульса, осмотической работы — при передвижении молекул против градиента концентраций, химической работы — при синтезе молекул в процессе роста. Часть энергии при этом теряется, рассеиваясь в форме тепла. Растения и животные выработали в процессе эволюции весьма эффективные преобразователи энергии для осуществления этих процессов, а также весьма тонкие регуляторные системы, дающие клетке возможность приспосабливаться к изменениям окружающих условий.

Область физики, рассматривающая энергию и ее превращения, носит название термодинамики. В ее основе лежит несколько простых принципов, приложимых к любым химическим процессам, где бы они ни происходили — в живых или в неживых системах.
В экспериментально регулируемых условиях можно измерить и сопоставить количество энергии, поступающей в любую систему и выходящей из нее. При этом всегда оказывается, что энергия не создается и не исчезает, а лишь переходит из одной формы, в другую. В этом состоит первый закон термодинамики, который иногда называют законом сохранения энергии: общее количество энергии в любой изолированной системе остается постоянным. Если данная система претерпевает изменения, переходя из исходного состояния в конечное, это может сопровождаться поглощением энергии из окружающей среды или, напротив, выделением энергии в среду. Различие между содержанием энергии системы в ее исходном и конечном состояниях точно соответствует изменению содержания энергии в окружающей среде. Теплота — это та форма энергии, в которой ее наиболее удобно измерять. Почти все физические или химические процессы сопровождаются выделением тепла в окружающую среду или поглощением тепла извне. Процесс, протекающий с выделением тепла, называется экзотермическим. Процесс, протекающий с поглощением тепла извне, называется эндотермическим. Во многих созданных человеком механизмах энергия чаще всего переносится в виде тепла. Однако в биологических системах дело обстоит иначе — по той простой причине, что живые организмы в основном изотермичны: температура отдельных частей клетки или отдельных клеток ткани примерно одинакова. Иначе говоря, клетки действуют иначе, чем тепловая машина; в них не происходит переноса тепла от более теплой части тела к более холодной, т. е. по градиенту температуры.

Второй закон термодинамики можно кратко сформулировать следующим образом: «Энтропия вселенной возрастает». Энтропия — это неупорядоченное состояние внутренней энергии (которая не способна производить работу). Второй закон можно выразить и иначе: «Физические и химические процессы в замкнутой системе происходят таким образом, что энтропия системы стремится к максимуму». Следовательно, энтропия — это мера хаотичности или неупорядоченности. Поскольку почти все превращения энергии сопровождаются потерей некоторого количества тепла, обусловленной беспорядочным движением молекул, энтропия окружающей среды при этом повышается. Живые организмы и составляющие их клетки высокоорганизованны и поэтому их энтропия невелика. Они сохраняют это «низкоэнтропийное» состояние за счет повышения энтропии внешней среды. Когда мы едим конфеты и превращаем содержащуюся в них глюкозу в двуокись углерода и воду, которые выделяются во внешнюю среду, мы повышаем энтропию среды. Стремление к состоянию с максимальной энтропией — движущая сила всех процессов. Выделение организмом тепла или поглощение тепла из окружающей среды приводит систему организм — среда к состоянию с максимальной энтропией.


(220 баллов)