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7.2: Erster Thermodynamischer Hauptsatz
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First Law of Thermodynamics
 
PROTOKOLLE

7.2: First Law of Thermodynamics

7.2: Erster Thermodynamischer Hauptsatz

The First Law of Thermodynamics states that energy cannot be created or destroyed, only transformed. This can be demonstrated within a classic food web where light energy from the sun is harnessed as radiant energy by plants, converted into chemical energy, and stored as complex carbohydrates. The vegetation is then consumed by animals and during the digestion process, the sugars release energy as heat. The sugars also produce chemical energy that either gets used up doing work, stored in macromolecules like glycogen and fatty acids or are consumed by a predator. The waste products and dead organic matter from animals are then decomposed by bacteria and fungi and returned to the soil to provide food for plants to grow and the cycle continues.

The First Law of Thermodynamics

During the process of photosynthesis, the photons are used to make complex carbohydrates that the plants use to live and grow, and oxygen is released into the atmosphere.

The plants eventually become food for animals—herbivores—and during the digestion process, the sugars are broken down and energy is released—either as heat or to provide chemical energy from glucose, to drive cellular processes that allow the animal to survive and reproduce. It can also be stored in macromolecules as chemical energy. For example, glycogen can be stored in the liver or muscles and can be quickly accessed in times of high energy demand. It can also be stored as an energy reserve in the form of fatty acids. Finally, the animal may pass on the energy to a predator—a carnivore, that will use it in a similar way.

Waste products from each step are also returned to the air, water, or soil and used to maintain the food web. Decomposers like bacteria and fungi eat dead organic matter and return it to the soil so that it can be used again by plants to grow.

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass Energie nicht erzeugt oder zerstört, sondern nur umgewandelt werden kann. Dies kann innerhalb einer klassischen Nahrungskette demonstriert werden, in der die Lichtenergie der Sonne von Pflanzen als Strahlungsenergie genutzt wird. Sie wird in chemische Energie umgewandelt und dann in komplexen Kohlenhydraten gespeichert. Diese Pflanzen werden dann von Tieren verzehrt. Während des Verdauungsprozesses geben die Zucker Energie in Form von Wärme ab. Der Zucker produziert auch chemische Energie, die entweder für Zellfunktionen verbraucht, in Makromolekülen wie Glykogen und Fettsäuren gespeichert oder von einem Raubtier verzehrt wird. Die Abfallprodukte und abgestorbenen organischen Stoffe von Tieren werden dann von Bakterien und Pilzen zersetzt und in den Boden zurückgeführt. So bieten sie den Pflanzen Nahrung. Diese wachsen erneut und der Kreislauf wiederholt sich.

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik

Bei der Fotosynthese werden aus Photonen komplexe Kohlenhydrate hergestellt, welche Pflanzen selbst zum Leben und wachsen nutzen. Durch diesen Prozess wird gleichzeitig Sauerstoff an die Atmosphäre abgegeben.

Die Pflanzen stellen für pflanzenfressende Tiere (Herbivore) schließlich Nahrung dar. Während des Verdauungsprozesses werden die Zucker abgebaut und Energie wird freigesetzt. Energie wird entweder als Wärme oder zur Bereitstellung chemischer Energie aus Glucose freigesetzt. Diese Energie treibt zelluläre Prozesse an, die es dem Tier ermöglichen, zu überleben und sich fortzupflanzen. Die Energie kann auch in Makromolekülen als chemische Energie gespeichert werden. Glykogen kann beispielsweise in der Leber oder in den Muskeln gespeichert werden und kann in Zeiten hohen Energiebedarfs schnell abgerufen werden. Es kann auch als Energiereserve in Form von Fettsäuren eingelagert werden. Das Tier gibt diese Energie schließlich an ein Raubtier weiter, welches diese Energie auf ähnliche Weise nutzen wird.

Die Abfallprodukte aus jedem Schritt werden ebenfalls in die Luft, das Wasser oder den Boden zurückgeführt. Dies erhält die Nahrungskette. Destruenten, wie Bakterien und Pilze, fressen abgestorbene organische Stoffe und führen sie in den Boden zurück. So können sie von Pflanzen wieder zum Wachstum genutzt werden.


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