معلومة

6.2: الطاقة الكامنة والحركية والحرة والتفعيل - علم الأحياء

6.2: الطاقة الكامنة والحركية والحرة والتفعيل - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

مهارات التطوير

  • تعريف "الطاقة"
  • اشرح الفرق بين الطاقة الحركية والطاقة الكامنة
  • ناقش مفاهيم الطاقة المجانية وطاقة التنشيط
  • وصف التفاعلات المفعمة بالطاقة والحيوية

تعرف الطاقة بأنها القدرة على القيام بالعمل. كما تعلمت ، توجد الطاقة بأشكال مختلفة. في حين أن هذه كلها أنواع مألوفة من الطاقة يمكن للمرء أن يراها أو يشعر بها ، إلا أن هناك نوعًا آخر من الطاقة أقل واقعية بكثير. ترتبط هذه الطاقة بشيء بسيط مثل كائن مثبت فوق الأرض. من أجل تقدير الطريقة التي تتدفق بها الطاقة داخل وخارج الأنظمة البيولوجية ، من المهم أن نفهم المزيد عن الأنواع المختلفة للطاقة الموجودة في العالم المادي.

أنواع الطاقة

عندما يتحرك جسم ما ، توجد طاقة مرتبطة بذلك الجسم. في مثال الطائرة أثناء الطيران ، هناك قدر كبير من الطاقة المرتبطة بحركة الطائرة. هذا لأن الأجسام المتحركة قادرة على إحداث تغيير أو القيام بعمل. فكر في كرة محطمة. حتى كرة التدمير البطيئة يمكن أن تسبب قدرًا كبيرًا من الضرر للأشياء الأخرى. ومع ذلك ، فإن كرة التدمير غير المتحركة غير قادرة على أداء العمل. الطاقة المرتبطة بالأجسام المتحركة تسمى الطاقة الحركية. الرصاصة المسرعة ، والشخص الذي يمشي ، والحركة السريعة للجزيئات في الهواء (التي تنتج الحرارة) ، والإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الضوء كلها لها طاقة حركية.

الآن ماذا لو رفعت نفس كرة التحطيم الثابتة طابقين فوق سيارة مزودة برافعة؟ إذا كانت كرة التحطيم المعلقة ثابتة ، فهل هناك طاقة مرتبطة بها؟ الجواب نعم. تمتلك كرة التدمير المعلقة طاقة مرتبطة بها تختلف اختلافًا جوهريًا عن الطاقة الحركية للأجسام المتحركة. ينتج هذا النوع من الطاقة من حقيقة أن هناك القدره للكرة المدمرة للقيام بعمل. إذا تم إصداره ، فإنه سيعمل بالفعل. لأن هذا النوع من الطاقة يشير إلى إمكانية القيام بعمل ، فإنه يسمى الطاقة الكامنة. تنقل الأجسام طاقتها بين الحركية والجهد بالطريقة التالية: عندما تتدلى الكرة المحطمة بلا حراك ، فإنها تمتلك صفرًا من الطاقة الحركية و 100 في المائة من الطاقة الكامنة. بمجرد إطلاقها ، تبدأ طاقتها الحركية في الزيادة لأنها تبني السرعة بسبب الجاذبية. في نفس الوقت ، عندما يقترب من الأرض ، فإنه يفقد الطاقة الكامنة. في مكان ما في منتصف الخريف ، تمتلك 50 بالمائة من الطاقة الحركية و 50 بالمائة من الطاقة الكامنة. قبل أن تصطدم الكرة بالأرض مباشرةً ، فقدت الكرة تقريبًا طاقتها الكامنة ولديها طاقة حركية شبه قصوى. تشمل الأمثلة الأخرى للطاقة الكامنة طاقة الماء الموجودة خلف السد (الشكل ( PageIndex {1} )) ، أو شخص على وشك القفز بالمظلة من طائرة.

لا ترتبط الطاقة الكامنة فقط بموقع المادة (مثل طفل يجلس على غصن شجرة) ، بل ترتبط أيضًا ببنية المادة. الربيع على الأرض لديه طاقة كامنة إذا تم ضغطه ؛ وكذلك الشريط المطاطي المشدود. يعتمد وجود الخلايا الحية بشكل كبير على الطاقة الكامنة الهيكلية. على المستوى الكيميائي ، تمتلك الروابط التي تربط ذرات الجزيئات معًا طاقة وضع. تذكر أن المسارات الخلوية الابتنائية تتطلب طاقة لتصنيع الجزيئات المعقدة من الجزيئات الأبسط ، والمسارات التقويضية تطلق الطاقة عند تكسير الجزيئات المعقدة. حقيقة أن الطاقة يمكن إطلاقها من خلال انهيار روابط كيميائية معينة تعني أن هذه الروابط لديها طاقة كامنة. في الواقع ، هناك طاقة كامنة مخزنة داخل روابط جميع جزيئات الطعام التي نأكلها ، والتي يتم تسخيرها في النهاية للاستخدام. هذا لأن هذه الروابط يمكن أن تطلق الطاقة عند كسرها. يُطلق على نوع الطاقة الكامنة الموجودة داخل الروابط الكيميائية ، والتي يتم إطلاقها عندما تنكسر هذه الروابط ، الطاقة الكيميائية (الشكل ( فهرس الصفحة {2} )). الطاقة الكيميائية هي المسؤولة عن تزويد الخلايا الحية بالطاقة من الغذاء. يتم إطلاق الطاقة عن طريق كسر الروابط الجزيئية داخل جزيئات الوقود.

ارتباط بالتعلم

قم بزيارة هذا الموقع وحدد "بندول بسيط" في القائمة (ضمن "Harmonic Motion") لمشاهدة الحركة المتغيرة (K) والطاقة الكامنة (U) للبندول أثناء الحركة.

طاقة حرة

بعد معرفة أن التفاعلات الكيميائية تطلق الطاقة عندما تنكسر روابط تخزين الطاقة ، فإن السؤال التالي المهم هو كيف يتم قياس الطاقة المرتبطة بالتفاعلات الكيميائية والتعبير عنها؟ كيف يمكن مقارنة الطاقة المنبعثة من تفاعل واحد بتفاعل آخر؟ يتم استخدام قياس الطاقة الحرة لتقدير عمليات نقل الطاقة هذه. تسمى الطاقة الحرة طاقة جيبس ​​الحرة (اختصارها بالحرف G) بعد يوشيا ويلارد جيبس ​​، العالم الذي طور القياس. تذكر أنه وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية ، تتضمن جميع عمليات نقل الطاقة فقدان قدر من الطاقة في شكل غير قابل للاستخدام مثل الحرارة ، مما يؤدي إلى الانتروبيا. تشير طاقة جيبس ​​الحرة على وجه التحديد إلى الطاقة المرتبطة بالتفاعل الكيميائي المتاح بعد حساب الانتروبيا. بمعنى آخر ، طاقة جيبس ​​الحرة هي طاقة قابلة للاستخدام ، أو طاقة متاحة للقيام بالعمل.

كل تفاعل كيميائي ينطوي على تغيير في الطاقة الحرة ، يسمى دلتا G (∆G). يمكن حساب التغيير في الطاقة الحرة لأي نظام يخضع لمثل هذا التغيير ، مثل تفاعل كيميائي. لحساب ∆G ، اطرح كمية الطاقة المفقودة في الانتروبيا (المشار إليها بـ ∆S) من إجمالي تغير الطاقة في النظام. هذا التغيير الكلي للطاقة في النظام يسمى المحتوى الحراري ويشار إليه على أنه ∆H. صيغة حساب ∆G هي كما يلي ، حيث يشير الرمز T إلى درجة الحرارة المطلقة بالكلفن (درجات مئوية + 273):

[ Delta G = Delta H - T Delta S tag {6.2.1} ]

يتم التعبير عن التغير القياسي في الطاقة الحرة لتفاعل كيميائي كمقدار من الطاقة لكل مول من منتج التفاعل (إما بالكيلو جول أو كيلو كالوري ، كيلو جول / مول أو كيلو كالوري / مول ؛ 1 كيلو جول = 0.239 كيلو كالوري) تحت درجة الحموضة القياسية ، ودرجة الحرارة ، و ظروف الضغط. يتم حساب الأس الهيدروجيني القياسي ودرجة الحرارة وظروف الضغط عمومًا عند درجة الحموضة 7.0 في الأنظمة البيولوجية و 25 درجة مئوية و 100 كيلوباسكال (ضغط 1 ضغط جوي) ، على التوالي. من المهم ملاحظة أن الظروف الخلوية تختلف اختلافًا كبيرًا عن هذه الشروط القياسية ، وبالتالي فإن قيم ∆G المحسوبة القياسية للتفاعلات البيولوجية ستكون مختلفة داخل الخلية.

ردود الفعل Endergonic وردود الفعل Exergonic

إذا تم إطلاق الطاقة أثناء تفاعل كيميائي ، فإن القيمة الناتجة من المعادلة أعلاه ستكون رقمًا سالبًا. بعبارة أخرى ، التفاعلات التي تطلق الطاقة لها ∆G <0. وتعني ∆G سالبة أيضًا أن منتجات التفاعل لها طاقة حرة أقل من المواد المتفاعلة ، لأنها تطلق بعض الطاقة الحرة أثناء التفاعل. التفاعلات التي تحتوي على ∆G سالب وبالتالي تطلق طاقة حرة تسمى التفاعلات الخارجية. يفكر: السابقergonic تعني الطاقة السابقiting النظام. يشار إلى هذه التفاعلات أيضًا على أنها تفاعلات عفوية ، لأنها يمكن أن تحدث دون إضافة طاقة إلى النظام. إن فهم التفاعلات الكيميائية العفوية وإطلاق الطاقة الحرة أمر مفيد للغاية لعلماء الأحياء ، لأنه يمكن تسخير هذه التفاعلات لأداء العمل داخل الخلية. يجب التمييز بين المصطلح تلقائي وفكرة التفاعل الكيميائي الذي يحدث على الفور. على عكس الاستخدام اليومي للمصطلح ، فإن التفاعل التلقائي ليس رد فعل يحدث فجأة أو بسرعة. صدأ الحديد هو مثال على التفاعل التلقائي الذي يحدث ببطء ، شيئًا فشيئًا ، بمرور الوقت.

إذا كان التفاعل الكيميائي يتطلب إدخالًا للطاقة بدلاً من إطلاق طاقة ، فإن ∆G لهذا التفاعل سيكون قيمة موجبة. في هذه الحالة ، المنتجات لديها طاقة حرة أكثر من المواد المتفاعلة. وبالتالي ، يمكن اعتبار منتجات هذه التفاعلات بمثابة جزيئات لتخزين الطاقة. تسمى هذه التفاعلات الكيميائية تفاعلات endergonic وهي غير عفوية. لن يحدث تفاعل مائي من تلقاء نفسه بدون إضافة طاقة حرة.

دعونا نعيد النظر في مثال تركيب وتفكك جزيء الطعام ، الجلوكوز. تذكر أن بناء الجزيئات المعقدة ، مثل السكريات ، من أبسط هو عملية بنائية وتتطلب طاقة. لذلك ، فإن التفاعلات الكيميائية التي تدخل في عمليات الابتنائية هي تفاعلات مفعمة بالحيوية. من ناحية أخرى ، فإن عملية التقويض المتمثلة في تحطيم السكر إلى جزيئات أبسط تطلق الطاقة في سلسلة من التفاعلات الخارجية. مثل مثال الصدأ أعلاه ، فإن تكسير السكر يتضمن تفاعلات عفوية ، لكن هذه التفاعلات لا تحدث على الفور. يوضح الشكل ( PageIndex {3} ) بعض الأمثلة الأخرى للتفاعلات المفعمة بالطاقة والحيوية. ستوفر الأقسام اللاحقة مزيدًا من المعلومات حول ما هو مطلوب أيضًا لجعل ردود الفعل العفوية تحدث بشكل أكثر كفاءة.

اتصال فني

انظر إلى كل من العمليات الموضحة ، وقرر ما إذا كانت مفعمة بالطاقة أو مفرطة الطاقة. في كل حالة ، هل المحتوى الحراري يزيد أم ينقص ، وهل الأنتروبيا تزيد أم تنقص؟

مفهوم مهم في دراسة التمثيل الغذائي والطاقة هو مفهوم التوازن الكيميائي. معظم التفاعلات الكيميائية قابلة للعكس. يمكنهم المضي قدمًا في كلا الاتجاهين ، وإطلاق الطاقة في بيئتهم في اتجاه واحد ، وامتصاصها من البيئة في الاتجاه الآخر (الشكل ( PageIndex {4} )). وينطبق الشيء نفسه على التفاعلات الكيميائية التي تدخل في عملية التمثيل الغذائي للخلية ، مثل تكسير البروتينات وتكوينها من وإلى الأحماض الأمينية الفردية ، على التوالي. ستخضع المفاعلات داخل نظام مغلق لتفاعلات كيميائية في كلا الاتجاهين حتى يتم الوصول إلى حالة التوازن. حالة التوازن هذه هي واحدة من أقل طاقة حرة ممكنة وحالة من الانتروبيا القصوى. يجب وضع الطاقة في النظام لدفع المواد المتفاعلة والمنتجات بعيدًا عن حالة التوازن. يجب إضافة المواد المتفاعلة أو المنتجات أو إزالتها أو تغييرها. إذا كانت الخلية عبارة عن نظام مغلق ، فإن تفاعلاتها الكيميائية ستصل إلى التوازن ، وتموت لأنه لن يكون هناك طاقة حرة كافية لأداء العمل المطلوب للحفاظ على الحياة. في الخلية الحية ، تتجه التفاعلات الكيميائية باستمرار نحو التوازن ، لكنها لا تصل إليه أبدًا. هذا لأن الخلية الحية هي نظام مفتوح. تمر المواد للداخل والخارج ، وتقوم الخلية بإعادة تدوير منتجات تفاعلات كيميائية معينة إلى تفاعلات أخرى ، ولا يتم الوصول إلى التوازن الكيميائي أبدًا. وبهذه الطريقة ، تكون الكائنات الحية في معركة شاقة تتطلب طاقة مستمرة ضد التوازن والانتروبيا. يأتي هذا الإمداد المستمر بالطاقة في النهاية من ضوء الشمس ، والذي يستخدم لإنتاج العناصر الغذائية في عملية التمثيل الضوئي.

طاقة التفعيل

هناك مفهوم آخر مهم يجب مراعاته فيما يتعلق بردود الفعل المبطنة للطاقة. حتى التفاعلات المفرطة الطاقة تتطلب قدرًا صغيرًا من مدخلات الطاقة للشروع في العمل قبل أن يتمكنوا من المضي قدمًا في خطوات إطلاق الطاقة. هذه التفاعلات لها إطلاق صافٍ للطاقة ، لكنها لا تزال تتطلب بعض الطاقة في البداية. هذه الكمية الصغيرة من مدخلات الطاقة اللازمة لحدوث جميع التفاعلات الكيميائية تسمى طاقة التنشيط (أو الطاقة الحرة للتنشيط) ويختصر Eأ (الشكل ( PageIndex {5} )).

لماذا يتطلب تفاعل ∆G السلبي المطلق للطاقة في الواقع بعض الطاقة للمضي قدمًا؟ يكمن السبب في الخطوات التي تحدث أثناء تفاعل كيميائي. أثناء التفاعلات الكيميائية ، تنكسر بعض الروابط الكيميائية وتتشكل روابط جديدة. على سبيل المثال ، عندما يتم تكسير جزيء الجلوكوز ، تنكسر الروابط بين ذرات الكربون في الجزيء. نظرًا لأن هذه روابط لتخزين الطاقة ، فإنها تطلق الطاقة عند كسرها. ومع ذلك ، لإدخالها في حالة تسمح بانكسار الروابط ، يجب أن يكون الجزيء ملتويًا إلى حد ما. مطلوب إدخال طاقة صغير لتحقيق هذه الحالة الملتوية. هذه الحالة الملتوية تسمى الحالة الانتقالية ، وهي حالة عالية الطاقة وغير مستقرة. لهذا السبب ، لا تدوم الجزيئات المتفاعلة لفترة طويلة في حالتها الانتقالية ، ولكنها تنتقل بسرعة كبيرة إلى الخطوات التالية للتفاعل الكيميائي. توضح مخططات الطاقة المجانية ملفات تعريف الطاقة لتفاعل معين. يحدد ما إذا كان التفاعل طاردًا للطاقة أو ماصًا للطاقة ما إذا كانت المنتجات في الرسم البياني ستكون موجودة في حالة طاقة أقل أو أعلى من كل من المواد المتفاعلة والنواتج. ومع ذلك ، وبغض النظر عن هذا الإجراء ، فإن الحالة الانتقالية للتفاعل توجد في حالة طاقة أعلى من المواد المتفاعلة ، وبالتالي ، فإن Eأ هو دائما ايجابي.

ارتباط بالتعلم

شاهد رسمًا متحركًا للانتقال من الطاقة المجانية إلى حالة الانتقال في هذا الموقع.

من أين تأتي طاقة التنشيط التي تتطلبها المواد الكيميائية المتفاعلة؟ عادةً ما يكون مصدر طاقة التنشيط اللازمة لدفع التفاعلات إلى الأمام هو الطاقة الحرارية من البيئة المحيطة. تعمل الطاقة الحرارية (طاقة الرابطة الكلية للمواد المتفاعلة أو المنتجات في تفاعل كيميائي) على تسريع حركة الجزيئات ، وزيادة التردد والقوة التي تصطدم بها ؛ كما أنه يحرك الذرات والروابط داخل الجزيء بشكل طفيف ، مما يساعدهم على الوصول إلى حالة الانتقال الخاصة بهم. لهذا السبب ، فإن تسخين النظام سيؤدي إلى تفاعل المواد الكيميائية داخل هذا النظام بشكل متكرر. زيادة الضغط على النظام له نفس التأثير. بمجرد أن تمتص المواد المتفاعلة طاقة حرارية كافية من محيطها للوصول إلى حالة الانتقال ، سيستمر التفاعل.

تحدد طاقة التنشيط لتفاعل معين المعدل الذي سيستمر به. كلما زادت طاقة التنشيط ، كان التفاعل الكيميائي أبطأ. يوضح مثال صدأ الحديد تفاعلًا بطيئًا بطبيعته. يحدث هذا التفاعل ببطء بمرور الوقت بسبب ارتفاع مستوى Eأ. بالإضافة إلى ذلك ، فإن حرق العديد من أنواع الوقود ، وهو شديد الطاقة ، سيحدث بمعدل ضئيل ما لم يتم التغلب على طاقة التنشيط الخاصة بها بالحرارة الكافية من الشرارة. بمجرد أن تبدأ في الاحتراق ، تطلق التفاعلات الكيميائية حرارة كافية لمواصلة عملية الاحتراق ، مما يوفر طاقة التنشيط لجزيئات الوقود المحيطة. مثل هذه التفاعلات خارج الخلايا ، تكون طاقة التنشيط لمعظم التفاعلات الخلوية عالية جدًا بحيث لا يمكن للطاقة الحرارية التغلب عليها بمعدلات فعالة. بمعنى آخر ، من أجل حدوث تفاعلات خلوية مهمة بمعدلات ملحوظة (عدد التفاعلات لكل وحدة زمنية) ، يجب خفض طاقات التنشيط (الشكل ( PageIndex {1} ) ( PageIndex {5} ) ) ؛ يشار إلى هذا باسم التحفيز. هذا شيء جيد للغاية فيما يتعلق بالخلايا الحية. تخزن الجزيئات الكبيرة المهمة ، مثل البروتينات ، والحمض النووي الريبي ، والحمض النووي الريبي طاقة كبيرة ، كما أن تحللها يكون طاردًا للطاقة. إذا وفرت درجات الحرارة الخلوية وحدها طاقة حرارية كافية لهذه التفاعلات الطاقية للتغلب على حواجز التنشيط ، فإن المكونات الأساسية للخلية سوف تتفكك.

اتصال فني

إذا لم تكن هناك حاجة إلى طاقة تنشيط لتفكيك السكروز (سكر المائدة) ، فهل ستتمكن من تخزينه في وعاء السكر؟

ملخص

تأتي الطاقة بأشكال مختلفة. تقوم الأجسام المتحركة بعمل بدني ، والطاقة الحركية هي طاقة الأجسام المتحركة. قد يكون للأشياء غير المتحركة القدرة على القيام بعمل ، وبالتالي لديها طاقة كامنة. تمتلك الجزيئات أيضًا طاقة كامنة لأن كسر الروابط الجزيئية لديه القدرة على إطلاق الطاقة. تعتمد الخلايا الحية على حصاد الطاقة الكامنة من الروابط الجزيئية لأداء العمل. الطاقة الحرة هي مقياس للطاقة المتوفرة للقيام بالعمل. تتغير الطاقة الحرة للنظام أثناء عمليات نقل الطاقة مثل التفاعلات الكيميائية ، ويشار إلى هذا التغيير باسم ∆G.

يمكن أن تكون ∆G من التفاعل سالبة أو موجبة ، مما يعني أن التفاعل يطلق طاقة أو يستهلك طاقة ، على التوالي. يسمى التفاعل مع ∆G سالب الذي ينطلق من الطاقة تفاعلًا طاردًا للطاقة. يسمى واحد مع موجب ∆G الذي يتطلب مدخلات الطاقة رد فعل endergonic. يقال إن التفاعلات المطلقة للطاقة تكون تلقائية ، لأن منتجاتها تحتوي على طاقة أقل من المواد المتفاعلة الخاصة بها. تتمتع نواتج التفاعلات المندفعة بحالة طاقة أعلى من المواد المتفاعلة ، وبالتالي فهذه تفاعلات غير تلقائية. ومع ذلك ، فإن جميع التفاعلات (بما في ذلك التفاعلات العفوية- G) تتطلب مدخلات أولية من الطاقة من أجل الوصول إلى حالة الانتقال ، والتي ستستمر عندها. هذا المدخل الأولي للطاقة يسمى طاقة التنشيط.

اتصالات فنية

[رابط] انظر إلى كل من العمليات الموضحة ، وقرر ما إذا كانت مفعمة بالطاقة أو مفرطة الطاقة. في كل حالة ، هل المحتوى الحراري يزيد أم ينقص ، وهل الأنتروبيا تزيد أم تنقص؟

[رابط] تحلل كومة السماد هو عملية مفرطة الطاقة ؛ يزيد المحتوى الحراري (يتم إطلاق الطاقة) ويزيد الإنتروبيا (يتم تقسيم الجزيئات الكبيرة إلى جزيئات أصغر). إن نمو الطفل من البويضة المخصبة هو عملية منشط. ينخفض ​​المحتوى الحراري (يتم امتصاص الطاقة) وينخفض ​​الإنتروبيا. إن تدمير فن الرمل هو عملية مفرطة الطاقة ؛ لا يوجد أي تغيير في المحتوى الحراري ، لكن الانتروبيا تزداد. إن تدحرج الكرة إلى أسفل المنحدر هو عملية مفرطة الطاقة ؛ ينخفض ​​المحتوى الحراري (يتم إطلاق الطاقة) ، ولكن لا يوجد تغيير في المحتوى الحراري.

[رابط] إذا لم تكن هناك حاجة إلى طاقة تنشيط لتفكيك السكروز (سكر المائدة) ، فهل ستتمكن من تخزينه في وعاء السكر؟

[رابط] لا. يمكننا تخزين الطاقة الكيميائية بسبب الحاجة إلى التغلب على حاجز تفككها.

راجع الأسئلة

ضع في اعتبارك تأرجح البندول. أي نوع (أنواع) من الطاقة يرتبط / يرتبط بالبندول في الحالات التالية: i. اللحظة التي يكمل فيها دورة واحدة ، قبل أن يبدأ في التراجع نحو الطرف الآخر ، ii. اللحظة التي يكون فيها في المنتصف بين الطرفين ، ثالثًا. قبل أن يصل إلى نهاية دورة واحدة (قبل اللحظة الأولى مباشرة).

  1. أنا. المحتملة والحركية ، ثانيا. المحتملة والحركية ، ثالثا. حركية
  2. أنا. المحتملة ، ثانيا. المحتملة والحركية
  3. أنا. الحركية ، ثالثا. الحركية ثالثا. حركية

ج

أي من المقارنات أو التناقضات التالية بين تفاعلات الطاقة المفرطة وتفاعلات الطاقة غير صحيحة؟

  1. ردود الفعل Endergonic لها موجب ∆G وتفاعلات مفرطة الطاقة لها ∆G سلبي
  2. تستهلك تفاعلات Endergonic الطاقة وتطلق التفاعلات المطلقة للطاقة الطاقة
  3. تتطلب كل من التفاعلات الباطنية والطاردة قدرًا صغيرًا من الطاقة للتغلب على حاجز التنشيط
  4. تحدث تفاعلات Endergonic ببطء وتحدث ردود الفعل المفرطة بسرعة

د

أي مما يلي هو أفضل طريقة للحكم على طاقات التنشيط النسبية بين تفاعلين كيميائيين معينين؟

  1. قارن قيم ∆G بين التفاعلين
  2. قارن معدلات تفاعلهم
  3. قارن بين ظروفهم البيئية المثالية
  4. قارن العفوية بين التفاعلين

ب

إستجابة مجانية

اشرح بأسلوبك الخاص الفرق بين رد الفعل العفوي والآخر الذي يحدث على الفور ، وما الذي يسبب هذا الاختلاف.

التفاعل العفوي هو الذي يحتوي على ∆G سالب وبالتالي يطلق طاقة. ومع ذلك ، لا يلزم حدوث رد فعل عفوي بسرعة أو فجأة مثل رد فعل فوري. قد يحدث على مدى فترات طويلة بسبب الطاقة الكبيرة للتنشيط ، مما يمنع التفاعل من الحدوث بسرعة.

صِف موضع الحالة الانتقالية على مقياس طاقة عمودي ، من منخفض إلى مرتفع ، بالنسبة إلى موضع المواد المتفاعلة والمنتجات ، لكل من التفاعلات المفاعلة والطاردة للطاقة.

تكون حالة الانتقال دائمًا أعلى في الطاقة من المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل (لذلك ، أعلاه) ، بغض النظر عما إذا كان التفاعل مردودًا أو طاردًا للطاقة.

قائمة المصطلحات

طاقة التفعيل
الطاقة اللازمة لحدوث ردود الفعل
الطاقة الكيميائية
الطاقة الكامنة في الروابط الكيميائية التي يتم إطلاقها عند كسر هذه الروابط
إندرجونيك
يصف التفاعلات الكيميائية التي تتطلب مدخلات طاقة
الطاقة الداخلية الكامنة
إجمالي الطاقة للنظام
قوي
يصف التفاعلات الكيميائية التي تطلق طاقة مجانية
طاقة حرة
طاقة جيبس ​​الحرة هي الطاقة القابلة للاستخدام ، أو الطاقة المتوفرة للقيام بالعمل.
طاقة حرارية
إجمالي طاقة الرابطة للمواد المتفاعلة أو المنتجات في تفاعل كيميائي
الطاقة الحركية
نوع الطاقة المرتبطة بالأشياء أو الجسيمات المتحركة
الطاقة الكامنة
نوع الطاقة التي لديها القدرة على القيام بعمل ؛ طاقة مخزنة
حالة انتقالية
حالة عالية الطاقة وغير مستقرة (شكل وسيط بين الركيزة والمنتج) تحدث أثناء تفاعل كيميائي

أنواع الطاقة

عندما يتحرك جسم ما ، توجد طاقة مرتبطة بذلك الجسم. في مثال الطائرة أثناء الطيران ، هناك قدر كبير من الطاقة المرتبطة بحركة الطائرة. هذا لأن الأجسام المتحركة قادرة على إحداث تغيير أو القيام بعمل. فكر في كرة محطمة. حتى كرة التدمير البطيئة يمكن أن تلحق ضررًا كبيرًا بالأجسام الأخرى. ومع ذلك ، فإن كرة التدمير غير المتحركة غير قادرة على أداء العمل. الطاقة المرتبطة بالأجسام المتحركة تسمى الطاقة الحركية. الرصاصة المسرعة ، والمشي ، والحركة السريعة للجزيئات في الهواء (التي تنتج الحرارة) ، والإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الضوء كلها لها طاقة حركية.

الآن ماذا لو رفعت نفس كرة التحطيم الثابتة طابقين فوق سيارة مزودة برافعة؟ إذا كانت كرة التحطيم المعلقة ثابتة ، فهل هناك طاقة مرتبطة بها؟ الجواب نعم. تمتلك كرة التدمير المعلقة طاقة مرتبطة بها تختلف اختلافًا جوهريًا عن الطاقة الحركية للأجسام المتحركة. ينتج هذا النوع من الطاقة من حقيقة أن هناكالقدره للكرة المدمرة للقيام بعمل. إذا تم إصداره ، فإنه سيعمل بالفعل. لأن هذا النوع من الطاقة يشير إلى إمكانية القيام بعمل ، فإنه يسمى الطاقة الكامنة. تنقل الأجسام طاقتها بين الحركية والجهد بالطريقة التالية: عندما تتدلى الكرة المحطمة بلا حراك ، فإنها تمتلك صفرًا من الطاقة الحركية و 100 في المائة من الطاقة الكامنة. بمجرد إطلاقها ، تبدأ طاقتها الحركية في الزيادة لأنها تبني السرعة بسبب الجاذبية. في نفس الوقت ، عندما يقترب من الأرض ، فإنه يفقد الطاقة الكامنة. في مكان ما في منتصف الخريف ، لديها 50 في المائة من الطاقة الحركية و 50 في المائة من الطاقة الكامنة. قبل أن تصطدم الكرة بالأرض مباشرةً ، فقدت الكرة تقريبًا طاقتها الكامنة ولديها طاقة حركية شبه قصوى. تشمل الأمثلة الأخرى للطاقة الكامنة طاقة الماء الموجودة خلف السد (الشكل) ، أو شخص على وشك القفز بالمظلة من طائرة.

المياه خلف السد لديها طاقة كامنة. الماء المتحرك ، كما هو الحال في الشلال أو النهر سريع التدفق ، له طاقة حركية. (الائتمان "السد": تعديل العمل بواسطة & # 8220Pascal & # 8221 / Flickr Credit "waterfall": تعديل العمل بواسطة Frank Gualtieri)

لا ترتبط الطاقة الكامنة فقط بموقع المادة (مثل طفل يجلس على غصن شجرة) ، بل ترتبط أيضًا ببنية المادة. يحتوي الزنبرك الموجود على الأرض على طاقة كامنة إذا تم ضغطه وكذلك الشريط المطاطي المشدود. يعتمد وجود الخلايا الحية بشكل كبير على الطاقة الكامنة الهيكلية. على المستوى الكيميائي ، تمتلك الروابط التي تربط ذرات الجزيئات معًا طاقة وضع. تذكر أن المسارات الخلوية الابتنائية تتطلب طاقة لتصنيع الجزيئات المعقدة من الجزيئات الأبسط ، والمسارات التقويضية تطلق الطاقة عند تكسير الجزيئات المعقدة. حقيقة أن الطاقة يمكن إطلاقها من خلال انهيار روابط كيميائية معينة تعني أن هذه الروابط لديها طاقة كامنة. في الواقع ، هناك طاقة كامنة مخزنة داخل روابط جميع جزيئات الطعام التي نأكلها ، والتي يتم تسخيرها في النهاية للاستخدام. هذا لأن هذه الروابط يمكن أن تطلق الطاقة عند كسرها. يُطلق على نوع الطاقة الكامنة الموجودة داخل الروابط الكيميائية ، والتي يتم إطلاقها عندما تنكسر تلك الروابط ، الطاقة الكيميائية (الشكل). الطاقة الكيميائية مسؤولة عن تزويد الخلايا الحية بالطاقة من الغذاء. يتم إطلاق الطاقة عن طريق كسر الروابط الجزيئية داخل جزيئات الوقود.

تحتوي جزيئات البنزين (الأوكتان ، الصيغة الكيميائية الموضحة) على طاقة كيميائية داخل الروابط الكيميائية. تتحول هذه الطاقة إلى طاقة حركية تسمح للسيارة بالسباق على مضمار السباق. (الائتمان "السيارة": تعديل العمل من قبل راسل ترو)

ارتباط بالتعلم

قم بزيارة هذا الموقع وحدد "بندول بسيط" في القائمة (ضمن "Harmonic Motion") لمشاهدة الحركة المتغيرة (K) والطاقة الكامنة (U) للبندول أثناء الحركة.


أنواع الطاقة

عندما يتحرك جسم ما ، توجد طاقة. على سبيل المثال ، تنتج طائرة أثناء الطيران طاقة كبيرة. هذا لأن الأجسام المتحركة قادرة على إحداث تغيير أو القيام بعمل. فكر في كرة محطمة. حتى كرة التدمير البطيئة يمكن أن تلحق أضرارًا كبيرة بالأجسام الأخرى. ومع ذلك ، فإن كرة التدمير غير المتحركة غير قادرة على أداء العمل. الطاقة مع الأجسام المتحركة هي طاقة حركية. رصاصة مسرعة ، شخص يمشي ، حركة جزيئية سريعة في الهواء (التي تنتج الحرارة) ، والإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الضوء كلها لها طاقة حركية.

ماذا لو رفعنا نفس كرة التحطيم الثابتة ذات طابقين فوق سيارة مزودة برافعة؟ إذا كانت كرة التحطيم المعلقة غير متحركة ، فهل يمكننا ربط الطاقة بها؟ الجواب نعم. ترتبط كرة التحطيم المعلقة بالطاقة التي تختلف اختلافًا جوهريًا عن الطاقة الحركية للأجسام المتحركة. ينتج شكل الطاقة هذا من القدره للكرة المدمرة للقيام بعمل. إذا أطلقنا الكرة ، فستعمل. لأن هذا النوع من الطاقة يشير إلى إمكانية القيام بعمل ، فإننا نطلق عليه اسم الطاقة الكامنة. تنقل الأجسام طاقتها بين الحركية والجهد بالطريقة التالية: عندما تتدلى الكرة المحطمة بلا حراك ، فإنها تمتلك صفرًا من الطاقة الحركية و 100 في المائة من الطاقة الكامنة. بمجرد إطلاقها ، تبدأ طاقتها الحركية في الزيادة لأنها تبني السرعة بسبب الجاذبية. في نفس الوقت ، عندما يقترب من الأرض ، فإنه يفقد الطاقة الكامنة. في مكان ما في منتصف الخريف ، تمتلك 50 بالمائة من الطاقة الحركية و 50 بالمائة من الطاقة الكامنة. قبل أن تصطدم الكرة بالأرض مباشرةً ، فقدت الكرة تقريبًا طاقتها الكامنة ولديها طاقة حركية شبه قصوى. تشمل الأمثلة الأخرى للطاقة الكامنة طاقة الماء الموجودة خلف سد (الشكل) ، أو شخص على وشك القفز بالمظلة من طائرة.

المياه خلف السد لديها طاقة كامنة. الماء المتحرك ، كما هو الحال في الشلال أو النهر سريع التدفق ، له طاقة حركية. (الائتمان "السد": تعديل العمل بواسطة "Pascal" / رصيد Flickr "الشلال": تعديل العمل بواسطة Frank Gualtieri)

نحن نربط الطاقة الكامنة فقط بموقع المادة (مثل طفل يجلس على غصن شجرة) ، ولكن أيضًا مع بنية المادة. يحتوي الزنبرك الموجود على الأرض على طاقة كامنة إذا تم ضغطه وكذلك الشريط المطاطي المسحوب بإحكام. يعتمد وجود الخلايا الحية بشكل كبير على الطاقة الكامنة الهيكلية. على المستوى الكيميائي ، تمتلك الروابط التي تربط ذرات الجزيئات معًا طاقة وضع. تذكر أن المسارات الخلوية الابتنائية تتطلب طاقة لتصنيع الجزيئات المعقدة من الجزيئات الأبسط ، والمسارات التقويضية تطلق الطاقة عندما تتحلل الجزيئات المعقدة. أن انهيار روابط كيميائية معينة يمكن أن يطلق طاقة يعني أن هذه الروابط لديها طاقة كامنة. في الواقع ، هناك طاقة كامنة مخزنة داخل روابط جميع جزيئات الطعام التي نأكلها ، والتي نستخدمها في النهاية. هذا لأن هذه الروابط يمكن أن تطلق الطاقة عند كسرها. يطلق العلماء على نوع الطاقة الكامنة الموجود داخل الروابط الكيميائية التي تنطلق عندما تكسر هذه الروابط الطاقة الكيميائية (الشكل). الطاقة الكيميائية مسؤولة عن تزويد الخلايا الحية بالطاقة من الغذاء. يؤدي كسر الروابط الجزيئية داخل جزيئات الوقود إلى إطلاق الطاقة.

تحتوي جزيئات البنزين على طاقة كيميائية داخل الروابط الكيميائية. تتحول هذه الطاقة إلى طاقة حركية تسمح للسيارة بالسباق على مضمار السباق. (الائتمان "سيارة": تعديل العمل من قبل راسل ترو)


طاقة حرة

بعد معرفة أن التفاعلات الكيميائية تطلق الطاقة عندما تنكسر روابط تخزين الطاقة ، فإن السؤال التالي المهم هو كيف يتم قياس الطاقة المرتبطة بالتفاعلات الكيميائية والتعبير عنها؟ كيف يمكن مقارنة الطاقة المنبعثة من تفاعل واحد بتفاعل آخر؟ يتم استخدام قياس الطاقة الحرة لتقدير عمليات نقل الطاقة هذه. تسمى الطاقة الحرة طاقة جيبس ​​الحرة (اختصارها بالحرف G) بعد يوشيا ويلارد جيبس ​​، العالم الذي طور القياس. تذكر أنه وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية ، تتضمن جميع عمليات نقل الطاقة فقدان قدر من الطاقة في شكل غير قابل للاستخدام مثل الحرارة ، مما يؤدي إلى الانتروبيا. تشير طاقة جيبس ​​الحرة على وجه التحديد إلى الطاقة المرتبطة بالتفاعل الكيميائي المتاح بعد حساب الانتروبيا. بمعنى آخر ، طاقة جيبس ​​الحرة هي طاقة قابلة للاستخدام ، أو طاقة متاحة للقيام بالعمل.

كل تفاعل كيميائي ينطوي على تغيير في الطاقة الحرة ، يسمى دلتا G (∆G). يمكن حساب التغيير في الطاقة الحرة لأي نظام يخضع لمثل هذا التغيير ، مثل تفاعل كيميائي. لحساب ∆G ، اطرح كمية الطاقة المفقودة في الانتروبيا (المشار إليها بـ ∆S) من إجمالي تغير الطاقة في النظام. هذا التغيير الكلي للطاقة في النظام يسمى المحتوى الحراري ويشار إليه على أنه ∆H. صيغة حساب ∆G هي كما يلي ، حيث يشير الرمز T إلى درجة الحرارة المطلقة بالكلفن (درجات مئوية + 273):

يتم التعبير عن التغير القياسي في الطاقة الحرة لتفاعل كيميائي كمقدار من الطاقة لكل مول من منتج التفاعل (إما بالكيلو جول أو كيلو كالوري ، كيلو جول / مول أو كيلو كالوري / مول 1 كيلو جول = 0.239 كيلو كالوري) تحت درجة الحموضة القياسية ودرجة الحرارة والضغط شروط. يتم حساب درجة الحموضة القياسية ودرجة الحرارة وظروف الضغط عمومًا عند درجة الحموضة 7.0 في الأنظمة البيولوجية و 25 درجة مئوية و 100 كيلوباسكال (ضغط 1 ضغط جوي) ، على التوالي. من المهم ملاحظة أن الظروف الخلوية تختلف اختلافًا كبيرًا عن هذه الشروط القياسية ، وبالتالي فإن قيم ∆G المحسوبة القياسية للتفاعلات البيولوجية ستكون مختلفة داخل الخلية.


أنواع الطاقة

عندما يتحرك جسم ما ، توجد طاقة. على سبيل المثال ، تنتج طائرة أثناء الطيران طاقة كبيرة. هذا لأن الأجسام المتحركة قادرة على إحداث تغيير أو القيام بعمل. فكر في كرة محطمة. حتى كرة التدمير البطيئة يمكن أن تلحق أضرارًا كبيرة بالأجسام الأخرى. ومع ذلك ، فإن كرة التدمير غير المتحركة غير قادرة على أداء العمل. الطاقة مع الأجسام المتحركة هي طاقة حركية. رصاصة مسرعة ، شخص يمشي ، حركة جزيئية سريعة في الهواء (التي تنتج الحرارة) ، والإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الضوء كلها لها طاقة حركية.

ماذا لو رفعنا نفس كرة التحطيم الثابتة ذات طابقين فوق سيارة مزودة برافعة؟ إذا كانت كرة التحطيم المعلقة غير متحركة ، فهل يمكننا ربط الطاقة بها؟ الجواب نعم. ترتبط كرة التحطيم المعلقة بالطاقة التي تختلف اختلافًا جوهريًا عن الطاقة الحركية للأجسام المتحركة. ينتج شكل الطاقة هذا من القدره للكرة المدمرة للقيام بعمل. إذا أطلقنا الكرة ، فستعمل. لأن هذا النوع من الطاقة يشير إلى إمكانية القيام بعمل ، فإننا نطلق عليه اسم الطاقة الكامنة. تنقل الأجسام طاقتها بين الحركية والجهد بالطريقة التالية: عندما تتدلى الكرة المحطمة بلا حراك ، فإنها تمتلك صفرًا من الطاقة الحركية و 100 في المائة من الطاقة الكامنة. بمجرد إطلاقها ، تبدأ طاقتها الحركية في الزيادة لأنها تبني السرعة بسبب الجاذبية. في نفس الوقت ، عندما يقترب من الأرض ، فإنه يفقد الطاقة الكامنة. في مكان ما في منتصف الخريف ، لديها 50 في المائة من الطاقة الحركية و 50 في المائة من الطاقة الكامنة. قبل أن تصطدم الكرة بالأرض مباشرةً ، فقدت الكرة تقريبًا طاقتها الكامنة ولديها طاقة حركية شبه قصوى. تشمل الأمثلة الأخرى للطاقة الكامنة طاقة الماء الموجودة خلف سد (الشكل) ، أو شخص على وشك القفز بالمظلة من طائرة.

المياه خلف السد لديها طاقة كامنة. الماء المتحرك ، كما هو الحال في الشلال أو النهر سريع التدفق ، له طاقة حركية. (الائتمان "السد": تعديل العمل بواسطة "Pascal" / رصيد Flickr "الشلال": تعديل العمل بواسطة Frank Gualtieri)

نحن نربط الطاقة الكامنة فقط بموقع المادة (مثل طفل يجلس على غصن شجرة) ، ولكن أيضًا مع بنية المادة. يحتوي الزنبرك الموجود على الأرض على طاقة كامنة إذا تم ضغطه وكذلك الشريط المطاطي المسحوب بإحكام. The very existence of living cells relies heavily on structural potential energy. On a chemical level, the bonds that hold the molecules' atoms together have potential energy. Remember that anabolic cellular pathways require energy to synthesize complex molecules from simpler ones, and catabolic pathways release energy when complex molecules break down. That certain chemical bonds' breakdown can release energy implies that those bonds have potential energy. In fact, there is potential energy stored within the bonds of all the food molecules we eat, which we eventually harness for use. This is because these bonds can release energy when broken. Scientists call the potential energy type that exists within chemical bonds that releases when those bonds break chemical energy (Figure). Chemical energy is responsible for providing living cells with energy from food. Breaking the molecular bonds within fuel molecules brings about the energy's release.

The molecules in gasoline contain chemical energy within the chemical bonds. This energy transforms into kinetic energy that allows a car to race on a racetrack. (credit “car”: modification of work by Russell Trow)


Biology 2e, The Cell, Metabolism, Potential, Kinetic, Free, and .

Once it releases, its kinetic energy begins to increase because it builds speed due to gravity. . Scientists call this energy Gibbs energy (abbreviated with the letter . The higher the activation energy, the slower the chemi.

Elastic potential energy - Kinetic and gravitational potential energy .

Elastic potential energy. A force acting on an object may cause the shape of an object to change. Elastic objects can store elastic potential energy if they are .

Kinetic Energy and Potential Energy - YouTube

18 Nov 2018 . This physics video tutorial provides a basic introduction into kinetic energy and potential energy. Kinetic energy is energy due to motion and .

ENERGY: Et=KE PE Q KE=Kinetic Energy (Motion) PE=Potential .

ENERGY: Et=KE PE Q. KE=Kinetic Energy (Motion). PE=Potential Energy (potential). Q=Heat (temperature). Energy is always expressed in terms of Joules (J).

Kinetic and Potential Energy

Kinetic energy is energy possessed by an object in motion. . Kinetic energy is usually measured in units of Joules (J) one Joule is equal to 1 kg m2 / s2. . When you stand at the top of a stairwell you have more potential energy than.

Potential and Kinetic Energy - Math is Fun

Here we look at Potential Energy (PE) and Kinetic Energy (KE). . The unit of energy is J (Joule) which is also kg m2/s2 (kilogram meter . The formula is:.

Potential and Kinetic Energy Worksheet answers.pdf

Kinetic Energy (KE) = % mass times velocity squared. KE = 12 my? Potential Energy (PE) = mass times the acceleration due to gravity times height. PE = mgh = N* .

Kinetic And Potential Energy Webquest & Worksheets | TpT

Results 1 - 15 of 15 . Brainpop Potential energy fill in the blankBrainpop Kinetic energy fill in the blankJason Roller Coaster Creator draw and explainBrainpop .

Activation Energy and Reaction Rate - Molecular Cell Biology .

The energy of activation ΔG‡ is equal to the difference in energy . to a tenfold increase in the concentration of S, and thus a tenfold increase in the rate .

Enzymes' Effect on Activation Energy and Free Energy - YouTube

6 Mar 2015 . Donate here: http://www.aklectures.com/donate.phpWebsite video link: .

Kinetic & Potential Energy - Ensley Elementary School - School Loop

rollercoaster picture. Click to view. Potential and Kinetic Energy in motion. bpkinetic · bppotential. Kinetic Energy. Brainpop. Potential Energy. Brainpop .

Gravitational Potential Energy, Elastic Potential Energy - Pass My .

Elastic potential energy is equal to the work done to stretch or deform the material. مثال. An Olympic archer applies a force of 100N in pulling back her bow by .

Elastic potential energy - The Free Dictionary

Define elastic potential energy. elastic potential energy synonyms, elastic potential energy pronunciation, elastic potential energy translation, English dictionary .

Electric Potential Energy & Potential: Practice Question 1 - YouTube

10 Sep 2014 . Gauss Law Problems, Cylindrical Conductor, Linear & Surface Charge Denisty, Electric Field & Flux,. The Organic Chemistry Tutor.

Potential Energy and Conservation of Energy | Boundless Physics

Friction is one such nonconservative force. . The potential energy due to elevated positions is called gravitational potential energy . Strategy: Friction stops the player by converting his kinetic energy into other forms, including .

Chapter 7 Potential Energy and Energy Conservation

might do work to it and then the work-energy theorem would imply . the work done by a spring can be thought as a difference of the potential energies.

Potential Energy and Conservation of Mechanical Energy

Kinetic energy: E = ½ mV2. Energy of matter: E = mc2. Potential Energy and Conservation of Mechanical Energy. Chapter 8-1 / 8-3. CONSERVATIVE FORCES .

Kinetic Small Wheel Adapter-Kinetic - Bike Trainers - Kurt Kinetic

Kinetic offers small wheel adapters for mounting recumbent bikes, Brompton bikes, Elliptigo stand up bikes and other small wheel diameter bikes onto Kinetic .

Kinetic Traxle Thru-Axle Adapters-Kinetic - Bike Trainers - Kurt Kinetic

The Kinetic Traxle is a precision-machined replacement thru-axle with tapered heads that stand out just far enough from the bike frame to perfectly fit Kinetic .

9.7 Kinetic energy improper integrals

Such an integral, with a limit of infinity, is called an improper integral. . Since the force due to gravity obeys an inverse square law, F=k/r2 and 9.8m=k/63781002 .

Kinetic Energy - The Physics Classroom

This equation reveals that the kinetic energy of an object is directly proportional to the square of its speed. That means that for a twofold increase in speed, the .

Kinetic Energy – The Physics Hypertextbook

The energy of motion is called kinetic energy. It can be computed using the equation K = ½mv² where m is mass and v is speed.

How to Calculate Kinetic Energy - YouTube

10 Feb 2016 . In this video we will learn how to calculate the kinetic energy of a object using the formula KE = 1/2 mv^2.

What is the formula for finding the mean kinetic energy of a gas .

But if v is comparable to c, moving mass become prominent and effective then,. ك. = (m'-m)c², where m' is moving mass and m is rest mass .

Activation energy - Wikipedia

More specifically, we can write the Gibbs energy of activation in terms of .

Electric potential and electric potential energy | StudyPug

How to understand electric potential energy problems by ogy to gravitation problems. Notes: Electric potential energy (Ep) is the energy stored in a charge due .

Electric Potential and Electric Potential Energy with Examples

Electric Potential and Electric Potential Energy We learned that in work power energy chapter, objects have potential energy because of their positions.

Electric Potential Energy (U) and Electric Potential (V): (Notes from C

Electric Potential Energy (U) and Electric Potential (V): (Notes from C. Erkal's lectures PHYS 221). Consider a parallel plate capacitor that produces a uniform .

(a) An electron has a kinetic energy of 3.00 eV. Find its wavelength. (ب)

Solved: (a) An electron has a kinetic energy of 3.00 eV. Find its wavelength. (b) What If ? A photon has energy 3.00 eV. Find its wavelength. - Slader.

How does lie detectors create kinetic energy? - Instructables

How do Lie Detectors create Kinetic Energy? How do Lie Detectors create Kinetic Energy? 11 years ago No. they measure various physical responses. They do, however, *use kinetic energy 11 years ago Assuming you mean the energy required to mo.

Kinetic energy | Definition & Formula | بريتانيكا

Uncover the forces of potential energy, kinetic energy, and friction behind a . If work, which transfers energy, is done on an object by applying a net force, the .

How to Calculate Rotational Kinetic Energy - dummies

Dummies has always stood for taking on complex concepts and making them easy to understand. Dummies helps everyone be more knowledgeable and confident in applying what they know. Whether it’s to pass that big test, qualify for that big prom.

Derivation of Kinetic Energy Formula - Introduction, Example .

Derivation of Kinetic Energy Formula by Calculus. The formula for kinetic energy can be obtained by the method of calculus: Suppose. m = mass of a body.

Negative activation energy. Is it possible? - ResearchGate

An elementary reaction can not have a negative activation energy: it must be zero or positive. However, a reaction mechanism that is composed of several steps .

Activation Energy (Ea) Chemistry Definition

Understand activation energy or Ea in chemistry and the processes that can change it for a chemical reaction. Activation energy is the minimum amount of energy required to initiate a reaction. It is the height of the potential energy barrie.

NuGuard KX Kinetic Energy X-Orbing Case For iPhone 6/6S .

the ultimate protective case built to survive life For iPhone 6/6S and iPhone 6/6S Plus NuGuard KX cases use state-of-the-art x-orbing technology which evenly .


6.2: Potential, Kinetic, Free, and Activation Energy - Biology

Virtually every task performed by living organisms requires energy. Energy is needed to perform heavy labor and exercise. Humans also use a great deal of energy while thinking and even during sleep. In fact, the living cells of every organism constantly use energy. Nutrients and other molecules are imported, metabolized (broken down), synthesized into new molecules, modified if needed, transported around the cell, and, in some cases, distributed to the entire organism. For example, the large proteins that make up muscles are actively built from smaller molecules. Complex carbohydrates are broken down into simple sugars that the cell uses for energy. Just as energy is required to both build and demolish a building, energy is required for both the synthesis and breakdown of molecules. Additionally, signaling molecules such as hormones and neurotransmitters are actively transported between cells. Pathogenic bacteria and viruses are ingested and broken down by cells. Cells must also export waste and toxins to stay healthy. Many cells swim or move surrounding materials via the beating motion of cellular appendages such as cilia and flagella.

All of the cellular processes listed above require a steady supply of energy. من أين وبأي شكل تأتي هذه الطاقة؟ How do living cells obtain energy and how do they use it? This chapter will discuss different forms of energy and the physical laws that govern energy transfer.

How enzymes lower the activation energy required to begin a chemical reaction in the body will also be discussed in this chapter. Enzymes are crucial for life without them the chemical reactions required to survive would not happen fast enough for an organism to survive. For example, in an individual who lacks one of the enzymes needed to break down a type of carbohydrate known as a mucopolysaccharide, waste products accumulate in the cells and cause progressive brain damage. This deadly genetic disease is called Sanfilippo Syndrome type B or Mucopolysaccharidosis III. Previously incurable, scientists have now discovered a way to replace the missing enzyme in the brain of mice. Read more about the scientists’ research here.

  • أنت هنا: & # 160
  • الصفحة الرئيسية
  • كتب قسم علم الأحياء أندوفر
  • علم الأحياء Openstax لدورات AP (كتاب مدرسي لتسلسل Bio58x)
  • بيو 581
  • Chapter 6 Metabolism
  • 6 Metabolism

يستند هذا النص إلى Openstax Biology لدورات AP ، المؤلفين المساهمين الكبار Julianne Zedalis ، مدرسة Bishop في La Jolla ، كاليفورنيا ، John Eggebrecht ، المؤلفون المساهمون بجامعة كورنيل Yael Avissar ، كلية رود آيلاند ، Jung Choi ، معهد جورجيا للتكنولوجيا ، Jean DeSaix ، University of North Carolina at Chapel Hill، Vladimir Jurukovski، Suffolk County Community College، Connie Rye، East Mississippi Community College، Robert Wise، University of Wisconsin، Oshkosh

هذا العمل مُرخص بموجب ترخيص Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 Unported License بدون قيود إضافية


Types of Energy

When an object is in motion, there is energy associated with that object. In the example of an airplane in flight, there is a great deal of energy associated with the motion of the airplane. This is because moving objects are capable of enacting a change, or doing work. Think of a wrecking ball. Even a slow-moving wrecking ball can do a great deal of damage to other objects. However, a wrecking ball that is not in motion is incapable of performing work. Energy associated with objects in motion is called kinetic energy . A speeding bullet, a walking person, the rapid movement of molecules in the air (which produces heat), and electromagnetic radiation like light all have kinetic energy.

Now what if that same motionless wrecking ball is lifted two stories above a car with a crane? If the suspended wrecking ball is unmoving, is there energy associated with it? الجواب نعم. The suspended wrecking ball has energy associated with it that is fundamentally different from the kinetic energy of objects in motion. This form of energy results from the fact that there is the القدره for the wrecking ball to do work. If it is released, indeed it would do work. Because this type of energy refers to the potential to do work, it is called potential energy . Objects transfer their energy between kinetic and potential in the following way: As the wrecking ball hangs motionless, it has 0 kinetic and 100 percent potential energy. Once it is released, its kinetic energy begins to increase because it builds speed due to gravity. At the same time, as it nears the ground, it loses potential energy. Somewhere mid-fall it has 50 percent kinetic and 50 percent potential energy. Just before it hits the ground, the ball has nearly lost its potential energy and has near-maximal kinetic energy. Other examples of potential energy include the energy of water held behind a dam (Figure), or a person about to skydive out of an airplane.

Water behind a dam has potential energy. الماء المتحرك ، كما هو الحال في الشلال أو النهر سريع التدفق ، له طاقة حركية. (credit “dam”: modification of work by "Pascal"/Flickr credit “waterfall”: modification of work by Frank Gualtieri)

Potential energy is not only associated with the location of matter (such as a child sitting on a tree branch), but also with the structure of matter. A spring on the ground has potential energy if it is compressed so does a rubber band that is pulled taut. The very existence of living cells relies heavily on structural potential energy. على المستوى الكيميائي ، تمتلك الروابط التي تربط ذرات الجزيئات معًا طاقة وضع. Remember that anabolic cellular pathways require energy to synthesize complex molecules from simpler ones, and catabolic pathways release energy when complex molecules are broken down. The fact that energy can be released by the breakdown of certain chemical bonds implies that those bonds have potential energy. In fact, there is potential energy stored within the bonds of all the food molecules we eat, which is eventually harnessed for use. This is because these bonds can release energy when broken. The type of potential energy that exists within chemical bonds, and is released when those bonds are broken, is called chemical energy (Figure). Chemical energy is responsible for providing living cells with energy from food. The release of energy is brought about by breaking the molecular bonds within fuel molecules.

The molecules in gasoline (octane, the chemical formula shown) contain chemical energy within the chemical bonds. تتحول هذه الطاقة إلى طاقة حركية تسمح للسيارة بالسباق على مضمار السباق. (credit “car”: modification of work by Russell Trow)


ارتباط بالتعلم

Watch an animation of the move from free energy to transition state at this site.

From where does the activation energy that chemical reactants require come? The activation energy's required source to push reactions forward is typically heat energy from the surroundings. Heat energy (the total bond energy of reactants or products in a chemical reaction) speeds up the molecule's motion, increasing the frequency and force with which they collide. It also moves atoms and bonds within the molecule slightly, helping them reach their transition state. For this reason, heating a system will cause chemical reactants within that system to react more frequently. Increasing the pressure on a system has the same effect. Once reactants have absorbed enough heat energy from their surroundings to reach the transition state, the reaction will proceed.

The activation energy of a particular reaction determines the rate at which it will proceed. The higher the activation energy, the slower the chemical reaction. The example of iron rusting illustrates an inherently slow reaction. This reaction occurs slowly over time because of its high Eأ. Additionally, burning many fuels, which is strongly exergonic, will take place at a negligible rate unless sufficient heat from a spark overcomes their activation energy. However, once they begin to burn, the chemical reactions release enough heat to continue the burning process, supplying the activation energy for surrounding fuel molecules. Like these reactions outside of cells, the activation energy for most cellular reactions is too high for heat energy to overcome at efficient rates. In other words, in order for important cellular reactions to occur at appreciable rates (number of reactions per unit time), their activation energies must be lowered (Figure). Scientist refer to this as catalysis. This is a very good thing as far as living cells are concerned. Important macromolecules, such as proteins, DNA, and RNA, store considerable energy, and their breakdown is exergonic. If cellular temperatures alone provided enough heat energy for these exergonic reactions to overcome their activation barriers, the cell's essential components would disintegrate.


ملخص القسم

Energy comes in many different forms. Objects in motion do physical work, and kinetic energy is the energy of objects in motion. Objects that are not in motion may have the potential to do work, and thus, have potential energy. Molecules also have potential energy because the breaking of molecular bonds has the potential to release energy. Living cells depend on the harvesting of potential energy from molecular bonds to perform work. Free energy is a measure of energy that is available to do work. The free energy of a system changes during energy transfers such as chemical reactions, and this change is referred to as ∆G.

The ∆G of a reaction can be negative or positive, meaning that the reaction releases energy or consumes energy, respectively. A reaction with a negative ∆G that gives off energy is called an exergonic reaction. One with a positive ∆G that requires energy input is called an endergonic reaction. Exergonic reactions are said to be spontaneous, because their products have less energy than their reactants. The products of endergonic reactions have a higher energy state than the reactants, and so these are nonspontaneous reactions. However, all reactions (including spontaneous -∆G reactions) require an initial input of energy in order to reach the transition state, at which they’ll proceed. This initial input of energy is called the activation energy.


شاهد الفيديو: طاقة الوضعPotential Energy (شهر فبراير 2023).