Tema 1: Energia i Biosfera

1. Els essers vius i la energia Esser viu: Sn un conjunt de molcules que estan organitzades entre elles pel que fa la seva geometria, i que tenen la capacitat de reaccionar entre elles de forma autoregulada Energia en els essers vius: Els sistemes vius tenen la capacitat de desenvolupar un treball sobre el medi. Per realitzar aquest treball es necessria que el organisme viu aporti una energia. Aquesta energia pot provindr de diferents llocs i segons don podem classificar els organismes en:

Fototrfics: Sn tots aquells organismes que tenen la capacitat daprofitar-se de lenergia solar. Tamb sn coneguts com a productors. Cal remarcar que la majoria daquets organismes sn fotolitotrfics i per tant vol dir que

o Font denergia: Energia solar o Font de C: CO2

Quimiotrfics: Sn tots aquells organismes que tenen la capacitat daprofitar-se de lenergia qumica. Tamb sn coneguts com a consumidors. Cal remarcar que la majoria daquets organismes son quimioorganotrfics i per tant vol dir que:

o Font denergia: Energia qumica o Font de C: Compostos combustibles (molcules orgniques)

2. Flux de matria i energia en la biosfera

2.1 Flux de matria en la Biosfera El flux de matria en la biosfera s cclic. A la terra no hi han ni aportacions, ni eliminacions de matria, per tant la quantitat de matria que hi ha es constant per aquesta es transformada per anar suplint totes les necessitats de les diferents formes de la matria, es a dir, que hi ha un reciclatge. Ex: Si sumem tota la massa viva que hi ha hagut a la terra desde els seus inicis el valor es molt ms elevat que la massa que hi ha a la terra per tant ha dexistir un reciclatge.

2.1.1 Cicle del C i el O

Aprotada per

Energia solar

Capaos de sinteRzar

Orgnasimes

fotosinteRcs

URlitzades per

Molecules organiques combusRbl

es URlitzaran l'energia

per

Organismes

fototrocs i

quimiotrocs

Fer un treball

O2 i molecules organiques

Organsime heterotroc CO2 i H2O

Orgnasismes fotosinteRcs

s un cicle molt ajustat ja que el CO2 nomes representa el 0,03% vol/vol de la totalitat de latmosfera. Per tant si els organismes heterotrfics deixessin dexistir els organismes fotosinttics nomes aguantarien 2 o 3 anys. Per laltre banda si els nivells de de CO2 augmenten massa es produeix un efecte hivernacle que comporta greus problemes per la biosfera.

2.1.2 Cicle del N

2.2 Flux denergia en la biosfera El flux denergia en la biosfera NO es cclic. Malgrat que lenergia ni es crea ni es destrueix sin que nomes es transforma, s a dir, que la quantitat denergia es mant constant la terra necessita un aport denergia constant ja que aquesta no es recicla. Aix es degut a que a mesura que va passant pels diferents organismes hi ha una part de lenergia que es dissipa en forma de calor, tal com anuncia el segon principi de la termodinmica. Com que aquesta calor no pot ser aprofitada, aix fa que el nivell segent rebi menys energia aprofitable i aix fins que els descomposadors reben molt poca energia. Per aquest motiu es necessari que la terra rebi energia solar de forma constant. Hem de tenir en compte que si sumem tota lenergia dissipada en forma de calor i la que reben finalment els descomposadors el valor ser el mateix del que ha rebut la terra en forma denergia solar complint-se aix el fet de que els valors denergia sempre sn constants i que aquesta nomes es transforma. Cal remarcar, per, que aquesta energia dissipada no s totalment intil ja que s la que sutilitza perqu es puguin dur a terme els cicles biogeoqumics. El moviment

Bacteris fixadors

N2 (atmosf

Animals

NH3 i Urea

Bacteris nitricants

Nitrits

Bacteris nitricants

Nitrats

Plantes superiors

daquets cicles es el que permet que els nutrients es moguin pel conjunt de la Terra i que per tant estiguin a la disposici de tots els essers vius sense que aquets tinguin que fer un treball extra. Ex: Alguns cicles biogeoqumics

Cicle hidrolgic: Permet que es moguin: H2O, Pi-, K+, Na+, Mg2+.. Cicle elic: Permet que es moguin: O2 i CO2

2.2.1 Valors energtics en la Terra

Energia J/Any Observacions E. Solar Total que arriba a

la Terra 61024

E. solar que arriba a la biosfera

31024 Es perd un 50% de lenergia perqu: 30% s reflectida per la Terra 20% s utilitzada per la formaci de

nvols E. solar fixada per

productors 31021 La fixaci la realitzen tant els organismes

productors terrestres com aqutics. 50% fixada per productors terrestres 50% fixada per vegetals aqutics

Malgrat que hi ha ms massa de productors terrestres, la fixaci es la mateixa i aix es degut a que la regeneraci de les plantes aqutiques es molt ms gran

E. de la Terra que utilitzen els humans

1,51019 s lenergia que utilitzem els humans, com a organismes vius. Sense compta lus de lEnergia per la industria etc..

>31020 s lenergia que utilitzem els humans per la industria etc..

3. Definicions importants Tipus de sistema segons que intercanvien:

Sistema obert: Intercanvia tant matria com energia amb lentorn Sistema tancat: No intercanvia matria per si energia amb lentorn Sistema allat: No intercanvia ni matria ni energia amb lentorn

Funci dEstat: Es aquella magnitud en el qual el seu valor nomes depenen dels estats inicials i finals, pero no del cam que es recorre per anar dun estat a un altre.

Per tant si es fa un cicle (vaig del estat 1 al 2 i desprs del 2 al 1) el valor duna funci destat ser nul = 0 Les funcions destat sn:

Energia interna Pressi Temperatura Volum Entalpia Entropia Densitat

Procs irreversible i reversible: Procs reversible: Es aquell procs en el qual el sistema i el entorn tornen al

seu estat inicial pel mateix cam, per tant s un cicle. Aquest fet saconsegueix quan el procs esta format per una successi dequilibris entre el sistema i el seu entorn i nomes canvis molt lents, i per tant infinitesimals daquest equilibri fa que el sistema vagi avanant pel cicle. Hem de tenir en compte que els processos reversibles no es donen quasi mai en la realitat i que nomes sn una definici terica que ens serveix per marcar el lmit teric de les maquines trmiques.

Procs irreversible: Es aquell procs en el qual el sistema i el entorn no tornen al estat inicial, per tant no es un procs unidireccional. Hem de tenir en compte que en algunes ocasions el sistema si que tornara a les condicions inicials per el entorn ja haur variat i no hi podr tornar. Els processos irreversibles sn la majoria de processos que socceixen en la realitat.

Principis de la termodinmica i no hiptesis: Es parla de principis i no de hiptesis perqu mentre que les hiptesis sn intents del home dexplicar el que esta passant a la natura els principis sn fets de la natura que nosaltres hem descobert.