Ποιος είναι ο ρόλος που παίζει ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής στους ζωντανούς οργανισμούς;
1. Η ενέργεια διατηρείται:
* Οι ζωντανοί οργανισμοί δεν μπορούν να δημιουργήσουν ενέργεια από τίποτα. Πρέπει να αποκτήσουν ενέργεια από το περιβάλλον τους.
* Αυτή η ενέργεια είναι συνήθως με τη μορφή τροφίμων (για ζώα) ή ηλιακού φωτός (για φυτά).
* Ο πρώτος νόμος υπαγορεύει ότι η συνολική ενέργεια μέσα σε ένα κλειστό σύστημα, όπως ένας οργανισμός, παραμένει σταθερή. Η ενέργεια μπορεί να μετασχηματιστεί (όπως η μετατροπή της χημικής ενέργειας από τα τρόφιμα σε μηχανική ενέργεια για κίνηση), αλλά δεν μπορεί να καταστραφεί ή να δημιουργηθεί.
2. Μεταβολισμός:
* Όλες οι μεταβολικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της οικοδόμησης σύνθετων μορίων, η διάσπαση των τροφίμων και η εκτέλεση εργασίας, περιλαμβάνουν μετασχηματισμούς ενέργειας.
* Ο πρώτος νόμος διασφαλίζει ότι η ενέργεια δεν χάνεται κατά τη διάρκεια αυτών των διαδικασιών, αλλά μάλλον μετατρέπεται σε διαφορετικές μορφές.
3. Ροή ενέργειας:
* Ο πρώτος νόμος εξηγεί τη ροή ενέργειας μέσω ενός οικοσυστήματος.
* Τα φυτά καταγράφουν το φως του ήλιου και το μετατρέπουν σε χημική ενέργεια αποθηκευμένη σε οργανικά μόρια.
* Τα ζώα τρώνε φυτά ή άλλα ζώα, καταναλώνοντας αυτήν την αποθηκευμένη χημική ενέργεια.
* Η ενέργεια τελικά απελευθερώνεται ως θερμότητα κατά τη διάρκεια της αναπνοής και άλλων διαδικασιών.
4. Παραδείγματα:
* φωτοσύνθεση: Τα φυτά χρησιμοποιούν ενέργεια του ηλιακού φωτός για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε γλυκόζη (χημική ενέργεια) και οξυγόνο. Αυτή η διαδικασία ακολουθεί τον πρώτο νόμο μετατρέποντας την ελαφριά ενέργεια σε χημική ενέργεια.
* Κυτταρική αναπνοή: Οι οργανισμοί διασπούν τη γλυκόζη για να απελευθερώσουν ενέργεια για κυτταρικές διεργασίες. Ο πρώτος νόμος υπαγορεύει ότι η συνολική ενέργεια που απελευθερώνεται στην αναπνοή είναι ίση με τη συνολική ενέργεια που αποθηκεύεται στο μόριο γλυκόζης.
Συμπερασματικά:
Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής δεν αφορά τον τρόπο με τον οποίο οι οργανισμοί * παίρνουν * ενέργεια, αλλά μάλλον πώς χειρίζονται * και * μετασχηματίζουν * αυτό. Εξηγεί τη θεμελιώδη αρχή ότι η ενέργεια δεν δημιουργείται ούτε καταστρέφεται, αλλάζει μόνο από τη μια μορφή σε άλλη μέσα σε έναν ζωντανό οργανισμό. Αυτό είναι απαραίτητο για την κατανόηση των πολύπλοκων διαδικασιών της ζωής και του τρόπου με τον οποίο η ενέργεια ρέει μέσω των οικοσυστημάτων.
