3.1: 热力学第一定律

热力学第一定律涉及宇宙中的能量总量。它指出这个能量总量是恒定的。换句话说，宇宙中一直存在，而且永远是，完全相同的能量。能源以许多不同的形式存在。根据热力学第一定律，能量可以从一个地方转移到另一个地方或转化为不同的形式，但它不能被创造或破坏。能量的转移和转变一直在我们周围发生。灯泡将电能转化为光能。燃气灶将化学能从天然气转化为热能。植物进行地球上最具生物价值的能量转化之一:将阳光能量转化为储存在有机分子中的化学能。

所有生物体面临的挑战是从周围环境中获取能量，这些能量可以转移或转化为可用于工作的能量。活细胞已经进化到可以很好地应对这一挑战。储存在糖和脂肪等有机分子中的化学能通过一系列细胞化学反应转化为 ATP 分子内的能量。ATP 分子中的能量很容易获得做功。细胞需要做的工作类型的示例包括构建复杂分子、运输材料、为纤毛或鞭毛的跳动运动提供动力、收缩肌肉纤维以产生运动和繁殖。

本文改编自 Openstax，生物学 2e，第 6.3 节:热力学定律。