高中生物 生命科学 量流动和热力学定律素材.doc

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1、高中生物生命科学：能量流动和热力学定律　　能量在生态系统中的流动、转移和转化是严格地遵守热力学第一定律和第二定律。　　热力学第一定律即能量守恒定律在热力学中的应用。“在自然界的一切现象中，能量既不能创造，也不能消灭，而只能以严格的化学计量比例，由一种形式转变为另一种形式。”绿色植物能够吸收太阳能，借助光合作用将光能转变为化学能;生物中的化学能可以转变成机械能;萤火虫能够把化学能转变成光能;电鳗则能把化学能转变成电能。这些例子都说明动能和潜能是可以转化的，但是在转化中，必须考虑到能量的总和，应该计算进出一个系统全部能量的总和。　　热力学第二定律，

2、最常见的有两种叙述形式。1850年劳休斯提出“热从低温物体传给高温物体而不产生其它变化是不可能的”。1851年开尔文提出：“从一个热源，使之完全转化为功而不产生其它变化是不可能的。”因此，能量在生态系统各营养级之间的流动是单向的，而且转化过程中不断有热的产生和消耗，从前面一个营养级能量转变为后面一个营养级的潜能不可能是百分之一百的。　　能量从集中型到分散型的衰败，可以不需外力的帮助而自动实现，热力学中将它称为自发过程或自动过程。为了判断自发过程的方向和限度，一般以摘和自由能为自发过程的两个状态函数来进行描述。热力学第二定律也称摘律。墙值可以作为

3、一个系统无序状态的量度。　　整个自然界的变化的趋势是从有序到无序，熵值增加，从而放出能量，例如生态系统中复杂的有机物，被还原者分解为无机物，这是一个自发过程。但是，生态系统作为开放系统，由于负熵流的不断输入，借助于光能，可以将水和二氧化碳变成有机物，从无序到有序。　　生态系统中生命成分的各种表现都与能量转化有关，生命的本质就是生长繁殖、物质合成等连续变化的过程，这一切都伴随着能量转化的过程。因此，没有能量的转化也就没有生命。　　显然，第二定律也在生物系统中起作用。例如当人体细胞中的糖经过氧化作用释放能量时，大约只有55%的能量被固定在各种其它化

4、学键之中，其余的则以热的形式消散到环境中去。熵值随着每一化学反应而增加。同样，能量在营养级之间流动时，大部分能量都以热的形式散失。1