如何用熱力學知識解釋光輻射對光合作用的影響?

時間 2021-05-31 09:52:50

1樓:秋葉

1.自發的定義:無需外界輸入非體積功即可進行的過程。

2.gibbs函式是狀態函式,有光沒光,反應的gibbs函式變是乙個定值,均大於零。

3.ΔG<0的這一反應方向的判據只適用於等溫等壓無非體積功的反應,即等溫等壓反應的ΔG<0,一定能自發進行。

4.光照屬於非體積功,故此判據對該過程不成立,即雖然gibbs函式變大於零,但反應仍能發生,只是此時並非是自發發生,因為有非體積功輸入。

5.等溫等壓(可能有非體積功)的情況下過程的方向判據是gibbs函式變小於等於系統得到的的非體積功。

綜上,因為反應ΔG>0,根據等溫等壓下gibbs函式判據,滿足ΔG<=W',過程才能發生,因此必須有足夠多的非體積功(即光照)輸入系統 。

2樓:微漾

光合作用過程複雜,分成十步反應。第一步是類囊體薄膜上的光反應,在酶的作用下利用光能,水光解產生NADH(還原氫結合結合輔酶)和氧氣。吉布斯自由能講究封閉體系,不能有外界能量轉化進化學能。

後面到了檸檬酸迴圈(TCA)就不再依賴外界能量的輸入了,普通有機反應。

3樓:

題主,你既然思考過,怎麼會猜這個反應能自發進行呢?不需要多高深的生化知識,你只需要構想乙個簡單的場景就知道這根本不可能啊:往一杯水裡吹氣,水、二氧化碳和光(除非你在黑屋子裡)一應俱全,這水會變甜嗎?

這個題目其實就是要告訴你,光合作用這樣的生物同化作用,是不可能自發進行的,必須借助於生命這樣的高度有序結構才能進行。

4樓:

詳細計算在這裡:

5樓:江江鳥

我也很久沒接觸生物學,但是就樓主你提到的想補充一點,就是光合作用是需要植物葉綠體的,也就是需要酶催化的,這也是為什麼焓增熵減但卻能發生的原因之一。另外光合作用應該不屬於自發進行,因為CO2和H2O這些小分子重整生成儲能的葡萄糖,這怎麼也不可能是自發進行的,如果是的話那麼人類的能源問題就不存在了,光輻射和酶是兩個必不可少的條件,相反葡萄糖氧化生成CO2和H2O是自發進行的。

另外為什麼非光照不可,我覺得還是葉綠體的問題,葉綠體可以吸收光輻射,利用其所含能量進行反應,這一點你可以具體看看光合作用的分步反應,我也不是很了解具體機制。我相信現代化學也有一定的方法,將熱能轉化到葡萄糖裡,但是可能需要其他催化條件,而且其優越性並不會比光合作用強,總之我覺得光合作用是自然界的一道神作,動植物某種程度上可以說是相互依存的。

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