Rezumat privind ecologia
Principala sursă de energie, care determină echilibrul termic și regimul termic al biosferei Pământului, este energia radiantă a Soarelui.
Soarele iluminează și încălzește Pământul, alimentând energia folosită de plantele verzi pentru a sintetiza compușii care asigură funcțiile lor vitale și sunt consumați de aproape toate celelalte organisme. În plus, energia solară sprijină circulația celor mai importante substanțe chimice și este forța motrice a sistemelor climatice și meteorologice care redistribuie căldura și umiditatea pe suprafața pământului.
Energia soarelui este radiată în spațiu sub forma unui spectru de radiații ultraviolete, lumină vizibilă și infraroșie și alte forme de energie radiantă sau electromagnetică.
Suprafețele Pământului ajung în principal în apropierea radiației ultraviolete, a luminii vizibile și a radiației infraroșii apropiate. Aproximativ 34% din energia radiantă a soarelui care atinge suprafața Pământului este reflectată imediat în spațiu de nori, praf și alte substanțe din atmosferă, precum și de suprafața Pământului în sine. Majoritatea covârșitoare a celor 66% rămase în încălzirea atmosferei și terenul, evaporarea și ciclul de apă sunt transformate în energie eoliană. Și doar o mică parte din această energie (0,5%) este captată de plantele verzi și este utilizată în procesul de fotosinteză pentru a forma compuși organici necesari pentru menținerea activității vitale a organismelor.
Partea principală a radiațiilor ionizante dăunătoare ale Soarelui. În special radiațiile ultraviolete sunt absorbite de moleculele de ozon (O3) în atmosfera superioară (stratosferă) și vaporii de apă în partea inferioară a atmosferei. Fără acest efect de ecranare, cele mai multe forme de viață de pe Pământ nu ar putea exista.
Astfel, toate lucrurile vii de pe Pământ există datorită unui mediu nepoluant și a unei energii solare practic eterne, a cărei valoare este relativ constantă și redundantă.
Plantele utilizează numai 0,5% din lumina soarelui care ajunge pe Pământ. Chiar dacă oamenii existau exclusiv în detrimentul energiei solare, ar folosi o parte și mai mică din ea. Astfel, energia solară care ajunge pe Pământ este suficientă pentru a satisface toate nevoile imaginabile ale omenirii. Deoarece toată energia solară se transformă în cele din urmă în căldură, creșterea utilizării acesteia pentru nevoile gospodăriilor nu trebuie să afecteze dinamica biosferei. Energia solară este o energie absolut pură, disponibilă într-un volum inepuizabil și la un preț constant (gratuit). Sosirea nu este afectată de embargoul politic și de dificultățile economice. În același timp, este prea împrăștiată: pentru a servi omenirii, trebuie să fie concentrată, iar acest obstacol este complet depășit.
Vorbind despre energie, trebuie avut în vedere că energia este capacitatea de a produce muncă sau schimb de căldură între două obiecte cu temperaturi diferite. Energia diferă în ceea ce privește calitatea sau capacitatea de a efectua o muncă utilă. Calitatea energiei este o măsură a eficienței sale. Energia de înaltă calitate se caracterizează printr-un grad ridicat de ordine sau concentrare și, prin urmare, o capacitate ridicată de a produce o muncă utilă. Ca exemple de astfel de forme de purtători de energie pot conduce electricitate, cărbune, benzină, energie solară concentrată și se încălzește la temperaturi ridicate, și altele. Energiile calitate scăzută și capacitate scăzută tulburare inerentă de a produce lucru util. Un exemplu de purtător de astfel de energie este căldura cu temperaturi scăzute în aerul din jurul nostru, într-un râu, lac, ocean. De exemplu, cantitatea totală de căldură în Oceanul Atlantic depășește cu mult numărul de energie de înaltă calitate în puțuri de petrol din Arabia Saudită. Dar căldura este atât de difuză în ocean încât nu o putem folosi.
Vorbind despre energie, ar trebui să ne amintim cele două legi ale naturii, cărora le este supusă energia.
Prima lege a termodinamicii (legea conservării energiei): energia nu se ridică și nu dispare, ci numai de la o formă la alta. Legea implică faptul că, ca rezultat al transformărilor de energie, nu se poate obține niciodată mai mult decât se consumă: producția de energie este întotdeauna egală cu costurile acesteia; nu puteți obține nimic din nimic, trebuie să plătiți pentru tot.
A doua lege a termodinamicii: cu orice transformare a energiei, o parte din ea este pierdută sub formă de căldură. Această căldură la temperatură joasă este, de obicei, disipată în mediul înconjurător și nu poate să efectueze o muncă utilă.
In timpul arderii benzinei a energiei chimice de înaltă calitate în motor în energie mecanică și electrică devine de aproximativ 1%, restul de 99% ca o căldură inutil disipată în mediul înconjurător și, în cele din urmă, a pierdut în spațiu. Într-o lampă cu incandescență, 5% din energia electrică este transformată în radiații utile și 95% pe măsură ce caldura se disipează în mediul înconjurător. Conform primei legi a termodinamicii, energia nu va fi niciodată epuizată, deoarece nu poate apărea nici nu dispare. Dar, în conformitate cu cea de a doua lege a termodinamicii, numărul total de concentrat de înaltă energie, putem obține din toate sursele, este în continuă scădere, devenind o energie de calitate scăzută. Nu numai că nu putem scoate ceva din nimic, nu putem întrerupe egalizarea calității energiei.
Majoritatea neotrazhonnoy suprafață pământ radiație solară în conformitate cu a doua lege a termodinamicii, este transformată în căldură de temperatură scăzută (radiație „departe“ infraroșu) și radiată înapoi în spațiu; energia se întoarce în spațiu sub formă de căldură depinde de disponibilitatea moleculelor de apă în atmosferă de dioxid de carbon, metan, oxid de azot, ozon și o anumită formă de particule solide. Aceste substanțe, care acționează ca un filtru selectiv permite unele forme de înaltă calitate, de energie radiantă a soarelui să treacă prin atmosfera spre suprafața pământului și, în același timp, să păstreze și să absoarbă (și re-radia din spate), o parte din fluxul emergente de radiații de căldură grad scăzut de pe pământ.
Una dintre cele mai importante caracteristici ale stării unui sistem termodinamic este entropia (transformarea - <греч.>) este raportul dintre cantitatea de căldură introdusă în sistem sau extrasă din acesta, până la temperatura termodinamică: dS = dQ / T. Se poate argumenta că entropia caracterizează cantitatea de energie într-un sistem inaccesibil de a lucra, adică inaccesibil pentru utilizare. Sistemul are o entropie scăzută dacă disipă continuu energia ordonată și o transformă într-o altă formă, mai puțin ordonată, de exemplu, transformând energia luminii sau alimentelor în energie termică. Prin urmare, entropia este deseori definită ca o măsură a tulburării sistemului. Cea mai importantă caracteristică a organismelor este capacitatea lor de a crea și menține un grad înalt de comandă internă, adică o stare cu entropie scăzută.
Orice corp încălzit, inclusiv viu, va da căldură până când temperatura sa va fi egală cu temperatura mediului. In cele din urma orice energie a corpului poate fi disipată sub formă de căldură, urmată de o stare de echilibru termodinamic, și orice procese energetice devin imposibile, t. E. Sistemul ajunge la o stare de minim sau ordonare entropia maximă.
Pentru organism entropia este crescută ca urmare a difuziei continue a energiei prin intermediul transformării sale de forme, cu un grad ridicat de ordine (de exemplu, energia chimică alimentară) în formă termică, cu un grad minim de ordonare, corpul trebuie să acumuleze în mod continuu energia comandat din exterior, adică. E. Ca în cazul în pentru a extrage din exterior "ordinea" sau entropia negativă.
Organismele vii provin din entropia negativă din alimente, folosind ordinea energiei sale chimice. Pentru ca sistemele ecologice și biosfera ca întreg să aibă posibilitatea de a extrage entropia negativă din mediul înconjurător, este nevoie de o subvenție energetică, care în realitate este obținută ca energie solară liberă. Plantele în procesul de nutriție autotrofică - fotosinteza creează o materie organică cu un nivel crescut de ordonare a legăturilor sale chimice, ceea ce determină o scădere a entropiei. Herbivorii mănâncă plante, care, la rândul lor, sunt mâncate de prădători etc.
Astfel, viața poate fi privită ca un proces de extracție continuă a unei anumite energii fizice din mediul înconjurător prin sistemul fizic, transformarea și împrăștierea acestei energii atunci când este transferată de la o legătură la alta.
Oferind un nivel scăzut de entropie, organismele împiedică sistemul să se străduiască pentru echilibru termodinamic, susținând astfel viața lor.
În starea de echilibru termodinamic, un organism sau un ecosistem se poate mișca numai dacă mor, când fluxul ordonat de energie este întrerupt.
Impactul activității economice umane asupra mediului în cele din urmă se ridică la creșterea tulburării (creșterea entropiei) a ecosistemelor. Și dacă o astfel de creștere a entropiei depășește un anumit nivel pe care ecosistemul nu îl poate compensa, atunci, evident, degradarea ireversibilă a acestui ecosistem devine inevitabilă.
Lectură recomandată:
Rezumat privind ecologia
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: