高中生物 生命科學(xué) 量流動和熱力學(xué)定律素材.doc

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1、高中生物生命科學(xué)：能量流動和熱力學(xué)定律　　能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動、轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化是嚴(yán)格地遵守?zé)崃W(xué)第一定律和第二定律?！　崃W(xué)第一定律即能量守恒定律在熱力學(xué)中的應(yīng)用。“在自然界的一切現(xiàn)象中，能量既不能創(chuàng)造，也不能消滅，而只能以嚴(yán)格的化學(xué)計(jì)量比例，由一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式?！本G色植物能夠吸收太陽能，借助光合作用將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能;生物中的化學(xué)能可以轉(zhuǎn)變成機(jī)械能;螢火蟲能夠把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能;電鰻則能把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能。這些例子都說明動能和潛能是可以轉(zhuǎn)化的，但是在轉(zhuǎn)化中，必須考慮到能量的總和，應(yīng)該計(jì)算進(jìn)出一個(gè)系統(tǒng)全部能量的總和?！　崃W(xué)第二定律，

2、最常見的有兩種敘述形式。1850年勞休斯提出“熱從低溫物體傳給高溫物體而不產(chǎn)生其它變化是不可能的”。1851年開爾文提出：“從一個(gè)熱源，使之完全轉(zhuǎn)化為功而不產(chǎn)生其它變化是不可能的?！币虼耍芰吭谏鷳B(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級之間的流動是單向的，而且轉(zhuǎn)化過程中不斷有熱的產(chǎn)生和消耗，從前面一個(gè)營養(yǎng)級能量轉(zhuǎn)變?yōu)楹竺嬉粋€(gè)營養(yǎng)級的潛能不可能是百分之一百的?！　∧芰繌募行偷椒稚⑿偷乃?，可以不需外力的幫助而自動實(shí)現(xiàn)，熱力學(xué)中將它稱為自發(fā)過程或自動過程。為了判斷自發(fā)過程的方向和限度，一般以摘和自由能為自發(fā)過程的兩個(gè)狀態(tài)函數(shù)來進(jìn)行描述。熱力學(xué)第二定律也稱摘律。墻值可以作為

3、一個(gè)系統(tǒng)無序狀態(tài)的量度?！　≌麄€(gè)自然界的變化的趨勢是從有序到無序，熵值增加，從而放出能量，例如生態(tài)系統(tǒng)中復(fù)雜的有機(jī)物，被還原者分解為無機(jī)物，這是一個(gè)自發(fā)過程。但是，生態(tài)系統(tǒng)作為開放系統(tǒng)，由于負(fù)熵流的不斷輸入，借助于光能，可以將水和二氧化碳變成有機(jī)物，從無序到有序?！　∩鷳B(tài)系統(tǒng)中生命成分的各種表現(xiàn)都與能量轉(zhuǎn)化有關(guān)，生命的本質(zhì)就是生長繁殖、物質(zhì)合成等連續(xù)變化的過程，這一切都伴隨著能量轉(zhuǎn)化的過程。因此，沒有能量的轉(zhuǎn)化也就沒有生命?！　★@然，第二定律也在生物系統(tǒng)中起作用。例如當(dāng)人體細(xì)胞中的糖經(jīng)過氧化作用釋放能量時(shí)，大約只有55%的能量被固定在各種其它化

4、學(xué)鍵之中，其余的則以熱的形式消散到環(huán)境中去。熵值隨著每一化學(xué)反應(yīng)而增加。同樣，能量在營養(yǎng)級之間流動時(shí)，大部分能量都以熱的形式散失。1