3.1:

3.1: القانون الأول للديناميكا الحرارية

JoVE Core
Cell Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Cell Biology

The First Law of Thermodynamics

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Next Video

3.2: The Second Law of Thermodynamics

5,863 Views

•

01:13 min

•

April 30, 2023

Overview

يتعامل القانون الأول للديناميكا الحرارية مع الكمية الإجمالية للطاقة في الكون. تنص على أن هذه الكمية الإجمالية للطاقة ثابتة. بعبارة أخرى ، كان هناك دائما ، وسيظل دائما ، نفس القدر من الطاقة في الكون. توجد الطاقة في العديد من الأشكال المختلفة. وفقا للقانون الأول للديناميكا الحرارية ، قد تنتقل الطاقة من مكان إلى آخر أو تتحول إلى أشكال مختلفة ، ولكن لا يمكن إنشاؤها أو تدميرها. تحدث عمليات نقل وتحويل الطاقة من حولنا طوال الوقت. المصابيح الكهربائية تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية. تقوم مواقد الغاز بتحويل الطاقة الكيميائية من الغاز الطبيعي إلى طاقة حرارية. تقوم النباتات بواحدة من أكثر تحولات الطاقة فائدة بيولوجيا على وجه الأرض: تحويل طاقة ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية مخزنة داخل الجزيئات العضوية.

يتمثل التحدي الذي يواجه جميع الكائنات الحية في الحصول على الطاقة من محيطها بأشكال يمكنها نقلها أو تحويلها إلى طاقة قابلة للاستخدام للقيام بالعمل. تطورت الخلايا الحية لمواجهة هذا التحدي بشكل جيد للغاية. تتحول الطاقة الكيميائية المخزنة داخل الجزيئات العضوية مثل السكريات والدهون من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية الخلوية إلى طاقة داخل جزيئات ATP. يمكن الوصول بسهولة إلى الطاقة في جزيئات ATP للقيام بالعمل. تشمل أمثلة أنواع العمل التي تحتاج الخلايا إلى القيام بها بناء جزيئات معقدة ، ونقل المواد ، وتشغيل حركة الضرب للأهداب أو السوط ، وتقلص ألياف العضلات لخلق الحركة ، والتكاثر.

هذا النص مقتبس من Openstax ، علم الأحياء 2e ، القسم 6.3: قوانين الديناميكا الحرارية.

Transcript

ينص القانون الأول للديناميكا الحرارية ، المعروف أيضا باسم قانون الحفاظ على الطاقة ، على أن الطاقة محفوظة دائما. هذا يعني أنه لا يمكن إنشاء الطاقة أو تدميرها. ومع ذلك ، يمكن نقل الطاقة بين الأشياء أو تحويلها من شكل من أشكال الطاقة إلى آخر.

في الديناميكا الحرارية ، ينقسم الكون إلى قسمين. المادة أو المنطقة قيد الدراسة هي النظام ، وكل شيء آخر غير النظام هو المحيط.

الحرارة والعمل طريقتان لنقل الطاقة بين النظام والمناطق المحيطة.

يشار إلى انتقال الطاقة الحرارية باسم الحرارة. عندما تتدفق الحرارة من المناطق المحيطة إلى غشاء الخلية ، تصبح حركة الجزيئات في الغشاء أكثر مرونة ، على غرار ذوبان الجليد.

يشار إلى نقل الطاقة الميكانيكية باسم العمل. تولد التغييرات في طول خيوط الهيكل الخلوي قوى يمكن أن تنتقل كطاقة ميكانيكية لدفع أو سحب غشاء الخلية.