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光能轉化為化學能的有哪些

發布時間:2022-11-01 14:19:24

㈠ 舉例說明光能可以轉化為電能、內能、化學能

機械能轉化為化學能:鑽木取火先是機械能轉化為內能,直到燃燒又釋放化學能,再由化學能轉化為內能和光能。這裡面就有機械能轉化為化學能的過程。摔砸炮(一種鞭炮,一摔就響)、子彈炮彈發射機械能轉化為內能再由火葯爆炸釋放化學能,所以也可以看作機械能轉化為化學能的例子。
內能轉化為化學能如發酵的過程。
光能轉化為機械能如風的形成,陽光照射使空氣溫度不同、氣壓不同,空氣就流動形成風,風能可以視為機械能的一種。又如太陽能電池驅動的各種工具,都是將太陽能轉化為電能再轉化為機械能的事例。
內能轉化為電能如熱電廠的發電設備。

㈡ 光能可以分別轉化為其他什麼形式的能量

我們都知道能量是守恆的, 能量可以在不同的形式之間轉化。比如水電站將水的勢能轉化為輪機的動能進而轉換成電能;太陽能電池板利用光伏效應將光能轉化成電能;同樣,手電筒可以將電池儲存的化學能轉化成電能進而最終轉化成光能。

可是當涉及到生物或化學的時候,這個本質上的物理問題將變得十分復雜。

最近正好看了一篇光合作用的科普文章,這里就現學現用從物理的角度闡述:

光合作用過程中光能是如何轉化成其他形式的能量的。
物理上光合作用的本質是兩個過程:能量轉移和電子輸運。這兩個過程分別對應兩個光合作用的重要概念:光子收割系統「light harvesting system」和反應中心「 reaction center 」

1. 能量轉移
光子收割系統這個名字起得非常形象。其基本結構如下圖中的紫色部分。綠色的為葉綠素分子。黑色箭頭代表了能量傳輸路徑。

光和系統示意圖。圖片來自網路,侵刪。
能量傳輸過程看起來非常簡單。葉綠素分子吸收太陽光,然後將能量一步步的轉移給臨近的葉綠素,直到反應中心。光子收割系統通常含有20-300個葉綠素分子「個別含有1000個以上」[1],因此能量傳輸要非常高效。

分子間的能量傳輸過程在物理上叫 Förster resonance energy transfer 或者叫fluorescence resonance energy transfer,FRET,翻譯為熒光共振能量轉移。這個物理模型的示意圖如下:

圖片來自維基網路Förster resonance energy transfer,侵刪。
FRET描述的是能量在光敏分子間的轉移。施主分子吸收太陽光處於激發態,通過弛豫過程躍遷回亞穩態,然後釋放虛光子。虛光子迅速被十分臨近的受體分子吸收。FRET能量傳輸率跟分子間距離的6次方程反比:

[公式]

其中 [公式] 為特徵長度,數值為能量降為一半的位置。因此,分子間的距離需要很小才能保證高的傳遞效率。葉綠素分之間的平均間距為1納米「 [公式] 」,因而能量傳輸率極高。

注意上圖括弧里的時間尺度。as阿秒「 [公式] 」,ps皮秒「 [公式] 」,ns納秒「 [公式] 」。這些尺度,尤其是前兩個被稱為超快過程。在超短fs飛秒「 [公式] 」激光發明之前,這些過程幾乎是不能被觀察到的。

能量轉移隨著黑色箭頭來到一對綠色的葉綠素分子,處在紫色光子收割機的包裹內。這部分即為反應中心。實現的功能是電子傳輸。

2. 電子傳輸
當光子能量被轉移到反應中心以後,電子輸運過程開始。如下圖所示。

反應中心示意圖。圖片來源[1]
反應起點為上面提到的那一對葉綠素分子,被稱為特殊對「special pair」,圖上標注為P。P吸收光子被激發後,在3皮秒時間內失去一個電子,形成 [公式] ,以及葉綠素負離子 [公式] 。負離子上的電子在200皮秒左右跳到醌分子 [公式] 上,然後在100微秒時間內再跳到第二個醌分子 [公式] 上。P損失了電子的電子會被附近酶中水分子補償,從而也產生質子 [公式] 。這個過程會重復進行,最終P獲得兩個電子補償,而醌分子 [公式]捕獲兩個電子和兩個質子形成 [公式] 分子。 [公式] 離開這個反應中心的蛋白質支架,從而參與製作儲存化學能的ATP和NADPH。

這樣光合作用的完整能量轉移和電子輸運基本完成了。

但有幾點值得贅述下。電子傳輸效率接近100%;光子能量超過40%被有效轉移。另外,上圖很明顯有兩個電子輸運分支,我們討論的是經過活躍分支A的過程,另一個過程經過不活躍分支B。相關的實驗表明[2],活躍分支與不活躍分支的電子輸運比為200:1。而特殊對P和不活躍分支B的距離只有不到2納米,計算出的傳輸率至少是觀測到的1000倍以上。造成兩個分支傳輸效率不同的原因在於分支A葉綠素分子的DNA螺旋結構上有13個突變的基因。當人為的把這些突變全部去除後,分支A和B里的電子輸運都停止了[3]。另外,非常令人驚奇的是,電子傳輸幾乎只能是正向的。比如如果把最後一個分子 [公式] 去除,電子會從 [公式] 返回特殊對P。但是這個反向過程所需的時間是正向過程的約100萬倍。「不讓回頭啊」。

因此,生物體的結構幾近完美!

㈢ 什麼物質吸收光能能把其轉換為化學能

次氯酸,次氯酸光照下,吸收光能,生成氧氣和氯化氫
2HClO=光=2HCl+O2

㈣ 光能怎樣轉化為化學能 可以舉實際的例子 用初3的知識來回答

光能可以被葉綠體吸收,經過光合作用,葉綠體製造出有機物.有機物中的化學能比光合原料二氧化碳和水高,高出來的那部分化學能就是由光能轉變過來的.即在光合作用過程中,光能轉變成了化學能.

㈤ 物理初中課本,就是光能轉化為化學能有什麼實例幫幫我

化學能直接轉化機械能:汽車發動機中內燃機做功.
光能直接轉化為化學:光合作用,機械能直接轉化為化學能:胃腸蠕動消化吸收營養

㈥ 光合作用光能如何轉化為化學能

How
does
photosynthesis
transform
light
energy
into
chemical
energy?
光反應
條件:光照、光合色素、光反應酶。
場所:葉綠體的類囊體薄膜。(色素)
過程:①水的光解:2H2O→4[H]+O2↑(在光和葉綠體中的色素的催化下)。②ATP的合成:ADP+Pi→ATP(在光、酶和葉綠體中的色素的催化下)。
影響因素:光照強度、CO2濃度、水分供給、溫度、酸鹼度等。
意義:①光解水,產生氧氣。②將光能轉變成化學能,產生ATP,為暗反應提供能量。③利用水光解的產物氫離子,合成NADPH,為暗反應提供還原劑NADPH。
2.2
暗反應
暗反應的實質是一系列的酶促反應。
條件:暗反應酶。
場所:葉綠體基質。
影響因素:溫度、CO2濃度、酸鹼度等。
過程:不同的植物,暗反應的過程不一樣,而且葉片的解剖結構也不相同。這是植物對環境的適應的結果。暗反應可分為C3、C4和CAM三種類型。三種類型是因二氧化碳的固定這一過程的不同而劃分的。對於最常見的C3的反應類型,植物通過氣孔將CO2由外界吸入細胞內,通過自由擴散進入葉綠體。葉綠體中含有C5。起到將CO2固定成為C3的作用。C3再與NADPH及ATP提供的能量反應,生成糖類(CH2O)並還原出C5。被還原出的C5繼續參與暗反應。

㈦ 舉例說明光能可以轉化為電能、內能、化學能

光能轉化電能---太陽能電池板
光能轉化內能---我們出去外面曬太陽,我們身體就會變熱
光能轉化化學能——植物的光合作用,植物會自身形成有機物

㈧ 將光能轉變為化學能的是( )A.線粒體B.葉綠體C.液泡D.細胞核

試題答案:葉綠體是綠色植物細胞內進行光合作用的結構,是一種質體.葉綠體中的葉綠素能吸收光能,綠色植物通過葉綠體進行光合作用,將太陽光能轉變成化學能,儲存在它所製造的有機物中.
故選:B.

㈨ 光能轉化為化學能的發明創造

分析: 此題考查的是仿生的內容,可結合仿生的概念和實例來解答. 仿生是指科學家通過對生物的認真觀察和研究,模仿生物的某些結構和功能來發明創造各種儀器設備,隨著科學技術的迅猛發展,仿生技術的應用日益廣泛,有的是模仿動物,有的是模仿植物,如模仿烏龜的背甲製造了薄殼建築;模仿螢火蟲的發光原理製造了熒光燈;模仿蝙蝠的回聲定位發明了雷達. 故答案為:仿生;蝙蝠 點評: 掌握常見的關於仿生技術應用的例子,注意搜集相關的資料.

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