Inligting

Hoe verander die energie wat ons uit voedsel kry in meganiese beweging op sellulêre vlak?

Hoe verander die energie wat ons uit voedsel kry in meganiese beweging op sellulêre vlak?



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.

Ek is nuuskierig hoe, wanneer ons voedsel eet wat in glukose afgebreek word, die beweging van die geassosieerde proteïene in die spier byvoorbeeld aandryf? Word die termiese energie op een of ander manier na kinetiese energie omgeskakel? As 'n meganiese ingenieur probeer ek net visualiseer hoe die energie omgeskakel word na meganiese beweging op sellulêre vlak


Ek stem saam met 'n opmerking dat jou vraag breed is, maar ek dink 'n goeie antwoord kan in elk geval gegee word. Daardie antwoord is in wese: ATP, Adenosientrifosfaat, ook bekend as "die energiegeldeenheid van die sel".

https://en.wikipedia.org/wiki/Adenosine_triphosphate

Hierdie klein molekule het drie fosfaatgroepe, vandaar die naam, en energie word vrygestel wanneer een of twee daarvan van die molekule geskei word (wat ADP of AMP, Adenosiendifosfaat en Adenosienmonofosfaat skep). Hierdie energie is wat termodinamies die meeste endergoniese reaksies in die organisme toelaat. Die fosfaatgroepe kan dan maklik teruggevoeg word, wat die komponente terug na ATP herwin. Hierdie bemiddelaar, "geldeenheid" laat toe dat energie van chemiese reaksie na chemiese reaksie oorgedra word: 'n reaksie wat "energie vir die sel skep" weder werklik ATP, wat oral heen gaan en afgebreek word in reaksies wat "energie gebruik".

Sien byvoorbeeld hierdie handboek wat beskryf hoe die afbreek van koolhidrate ATP produseer: https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/24-2-carbohydrate-metabolism/

En ek sal Bryan Krause se skakel in kommentaar herwin na 'n vraag oor hoe ATP in spiersametrekkings gebruik word, wat ek glo die finale stap is om jou vraag te beantwoord: Hoe is ATP betrokke by spiersametrekking?


Omvang van hierdie Antwoord
Hierdie antwoord poog om die op te som beginsels betrokke by biologiese energetika, met slegs die mees minimale verwysing na bepaalde molekules of sisteme. Dit is gerig op diegene wat die vak vir die eerste keer benader, veral vanuit 'n fisiese wetenskap of ingenieursagtergrond.

Energetiese prosesse in biologie

Energetiese prosesse in biologie behels chemiese energie - in wese die energie beliggaam in die chemiese bindings tussen die atome van molekules.

By die oorweging van biologiese prosesse wat energie-oordrag behels, is dit gewoonlik om a termodinamiese benadering waarin die verandering in (Gibbs) Vrye Energie word beskou as. Chemiese reaksies is energeties ongunstig as hulle 'n Verhoog in vrye energie, maar is energiek gunstig indien dit behels a afneem in vrye energie. In reaksies van laasgenoemde tipe wat in isolasie plaasvind, word die chemiese bindingsenergie omgeskakel na termiese energie (hitte). In biologiese chemie word prosesse wat 'n toename in vrye energie behels egter moontlik gemaak deur dit te 'kombineer' met sulke energeties gunstige prosesse sodat, eerder as om vrygestel te word (verlore†) as hitte, die vrye energie gebruik word om 'n algehele negatiewe vrye energieverandering.

So 'n 'kombinasie' van twee reaksies (algemeen genoem 'koppeling') is in werklikheid 'n ander reaksie (of opeenvolging van reaksies), hoewel die algehele vrye energieverandering dieselfde is as die som van die afsonderlikes. Die koppeling vereis gespesialiseerde proteïenmakromolekules (ensieme), wat eintlik aan die reaksie deelneem (naïef gesproke, die vloei van elektrone van een binding na 'n ander rig) en help om die aktiveringsenergie van die reaksie te verlaag wat verhoed dat dit spontaan by omgewingstemperatuur plaasvind.

Die proses om energie uit voedsel te verkry bestaan ​​uit 'n reeks energeties gunstige oksidasiereaksies wat uiteindelik daartoe lei dat die bindingsenergie van die aanvanklike voedselmolekule (koolhidraat, vet ens.) gebruik word om bindings te vorm in 'n 'vorm' wat nuttig is vir die sel om energieke prosesse aan te dryf. Hierdie 'vorm' is hoofsaaklik die fosfodiesterbindings van 'n molekule getiteld ATP, wat nie net 'n hoë negatiewe vrye energie van hidrolise het nie (wat hierdie bindings breek), maar waarvoor 'n oorvloed van ensieme (en ander proteïene) ontwikkel het wat dit kan fasiliteer die oordrag van hierdie bindingsenergie om bindings in ander molekules te vorm.

Dit verduidelik in beginsel hoe die energie van oksidasie van voedsel gebruik kan word om ander komplekse molekules wat deur die sel benodig word te sintetiseer - chemiese energie is beide skenker en ontvanger. Wat van die omskakeling van chemiese energie na meganiese energie?¶ Oor die algemeen in hierdie gevalle is die hidrolise van ATP gekoppel aan 'n verandering in konformasie van 'n proteïen en sy interaksiepunte met ander proteïene, wat lei tot hul relatiewe beweging, soos in die geval van die aktien- en miosienkomponente van spiervesels. Proteïene is molekules met driedimensionele konformasies wat bepaal word deur die energeties gunstigste kombinasie van baie nie-kovalente chemiese interaksies (hoofsaaklik waterstofbindings en hidrofobiese interaksies). Dikwels bestaan ​​daar alternatiewe strukture met slegs 'n klein verskil in vrye energie, sodat 'n verandering in struktuur (of die punt van interaksie met 'n ander proteïen) bewerkstellig kan word deur dit (alhoewel energeties ongunstig) te koppel aan die hidrolise van ATP.


Hitte-energie gegenereer deur metaboliese prosesse kan nie gebruik word op die gerigte wyse wat in die vraag geïmpliseer word. Die enigste gebruik daarvan vir die organisme sou wees om liggaamstemperatuur te handhaaf (en inderdaad bestaan ​​die gespesialiseerde bruinvetselle vir daardie doel).

¶ Die vraag verwys na kinetiese energie, 'n term wat nie baie in biochemiese energie gebruik word nie, behalwe met betrekking tot die ewekansige beweging van molekules. Alhoewel 'n proteïen wat langs 'n filament beweeg, na my mening kinetiese energie (à la biljartbal) sal besit, is dit 'n gevolg van die veranderinge in interaksie van molekules, eerder as van 'n direkte 'aanwysingsslag' van ATP-hidrolise.


Verby die beginsels
Om verder as die beginsels te gaan, moet 'n mens die boek as 't ware lees en die molekules onder die knie kry. Ek gee skakels hieronder na 'n paar relevante afdelings van Biochemie deur Berg et al. aangesien ek dink dit is goed en is beskikbaar op NCBI Boekrak.

  • Gratis Energie, chemiese reaksies en ATP
  • Termodinamika van redoksreaksies
  • Ensieme
  • Oksidasie van voedsel: Glikolise, die sitroensuursiklus en ATP-sintese
  • Motorproteïene en spiere

  • Alle lewende organismes het energie nodig om te groei en voort te plant, hul strukture in stand te hou en op hul omgewings te reageer. metabolisme is die stel prosesse wat energie vir sellulêre prosesse beskikbaar stel.
  • Metabolisme is 'n kombinasie van chemiese reaksies wat spontaan is en energie vrystel en chemiese reaksies wat nie-spontaan is en energie benodig om voort te gaan.
  • Lewende organismes moet energie via voedsel, voedingstowwe of sonlig inneem om sellulêre prosesse uit te voer.
  • Die vervoer, sintese en afbreek van voedingstowwe en molekules in 'n sel vereis die gebruik van energie.
  • metabolisme: die volledige stel chemiese reaksies wat in lewende selle voorkom
  • bio-energie: die studie van die energietransformasies wat in lewende organismes plaasvind
  • energie: die kapasiteit om werk te doen

Die organiese molekules wat nodig is vir die bou van sellulêre materiaal en weefsels moet van voedsel afkomstig wees. Koolhidrate of suikers is die primêre bron van organiese koolstof in die diereliggaam. Tydens vertering word verteerbare koolhidrate uiteindelik in glukose afgebreek en gebruik om energie deur metaboliese weë te verskaf. Komplekse koolhidrate, insluitend polisakkariede, kan deur biochemiese modifikasie in glukose afgebreek word, maar mense produseer nie die ensiem sellulase nie en het nie die vermoë om glukose van die polisakkaried sellulose af te lei nie. By mense verskaf hierdie molekules die vesel wat nodig is om afval deur die dikderm en 'n gesonde kolon te beweeg. Die dermflora in die menslike ingewande is in staat om 'n mate van voeding uit hierdie plantvesels te onttrek. Die oortollige suikers in die liggaam word in glikogeen omgeskakel en in die lewer en spiere gestoor vir latere gebruik. Glikogeenwinkels word gebruik om langdurige inspannings, soos langafstandhardloop, aan te wakker en om energie te verskaf tydens voedseltekorte. Oormaat glikogeen kan omgeskakel word na vette, wat in die onderste laag van die vel van soogdiere gestoor word vir isolasie en energieberging. Oortollige verteerbare koolhidrate word deur soogdiere gestoor om hongersnood te oorleef en mobiliteit te bevorder.

Nog 'n belangrike vereiste is dié van stikstof. Proteïenkatabolisme verskaf 'n bron van organiese stikstof. Aminosure is die boustene van proteïene en proteïenafbraak verskaf aminosure wat vir sellulêre funksie gebruik word. Die koolstof en stikstof wat hieruit verkry word, word die bousteen vir nukleotiede, nukleïensure, proteïene, selle en weefsels. Oormaat stikstof moet uitgeskei word aangesien dit giftig is. Vette voeg geur aan kos en bevorder 'n gevoel van versadiging of volheid. Vetterige kosse is ook belangrike bronne van energie omdat een gram vet nege kalorieë bevat. Vette word in die dieet benodig om die opname van vetoplosbare vitamiene en die produksie van vetoplosbare hormone te help.

Noodsaaklike voedingstowwe

Terwyl die diereliggaam baie van die molekules wat nodig is vir funksie uit die organiese voorlopers kan sintetiseer, is daar 'n paar voedingstowwe wat uit voedsel verteer moet word. Hierdie voedingstowwe word genoem noodsaaklike voedingstowwe , wat beteken dat hulle geëet moet word, en die liggaam kan hulle nie produseer nie.

Die omega-3 alfa-linoleensuur en die omega-6 linoleensuur is noodsaaklike vetsure wat nodig is om 'n paar membraan fosfolipiede te maak. Vitamiene is nog 'n klas noodsaaklike organiese molekules wat in klein hoeveelhede benodig word vir baie ensieme om te funksioneer en om hierdie rede word dit as ko-ensieme beskou. Afwesigheid of lae vlakke van vitamiene kan 'n dramatiese effek op gesondheid hê, soos uiteengesit in Tabel 15.1 en Tabel 15.2. Beide vetoplosbare en wateroplosbare vitamiene moet uit voedsel verkry word. Minerale, gelys in Tabel 15.3, is anorganiese noodsaaklike voedingstowwe wat uit voedsel verkry moet word. Onder hul vele funksies help minerale met struktuur en regulering en word dit as ko-faktore beskou. Sekere aminosure moet ook uit voedsel verkry word en kan nie deur die liggaam gesintetiseer word nie. Hierdie aminosure is die "essensiële" aminosure. Die menslike liggaam kan slegs 11 van die 20 vereiste aminosure sintetiseer, die res moet uit voedsel verkry word. Die essensiële aminosure word in Tabel 15.4 gelys.

Tabel 15 .1.Wateroplosbare Essensiële Vitamiene
Vitamien Funksie Tekortkominge kan lei tot Bronne
Vitamien B1 (Tiamien) Benodig deur die liggaam om lipiede, proteïene en koolhidrate te verwerk Koënsiem verwyder CO2 van organiese verbindings Spierswakheid, Beriberi: verminderde hartfunksie, SSS-probleme Melk, vleis, gedroogde bone, volgraan
Vitamien B2 (Riboflavin) Neem 'n aktiewe rol in metabolisme, wat help met die omskakeling van voedsel na energie (FAD en FMN) Krake of sere op die buitenste oppervlak van die lippe (cheliose) ontsteking en rooiheid van die tong klam, skubberige velontsteking (seborrheic dermatitis) Vleis, eiers, verrykte grane, groente
Vitamien B3 (Niacin) Word deur die liggaam gebruik om energie uit koolhidrate vry te stel en om alkohol te verwerk wat nodig is vir die sintese van geslagshormone komponent van koënsiem NAD + en NADP + Pellagra, wat kan lei tot dermatitis, diarree, demensie en die dood Vleis, eiers, graan, neute, aartappels
Vitamien B5 (Pantoteensuur) Help met die vervaardiging van energie uit voedsel (lipiede, veral) komponent van koënsiem A Moegheid, swak koördinasie, vertraagde groei, gevoelloosheid, tinteling van hande en voete Vleis, volgraan, melk, vrugte, groente
Vitamien B6 (Piridoksien) Die belangrikste vitamien vir die verwerking van aminosure en lipiede help ook om voedingstowwe in energie om te skakel Prikkelbaarheid, depressie, verwarring, mondsere of maagsere, bloedarmoede, spiertrekkings Vleis, suiwelprodukte, volgraan, lemoensap
Vitamien B7 (Biotien) Gebruik in energie- en aminosuurmetabolisme, vetsintese en vetafbreek help die liggaam om bloedsuiker te gebruik Haarverlies, dermatitis, depressie, gevoelloosheid en tinteling in die ledemate neuromuskulêre afwykings Vleis, eiers, peulgewasse en ander groente
Vitamien B9 (Foliensuur) Help die normale ontwikkeling van selle, veral tydens fetale ontwikkeling help om nukleïen- en aminosure te metaboliseer Tekorte tydens swangerskap word geassosieer met geboortedefekte, soos neuraalbuisdefekte en anemie Blaargroentes, volgraan, vrugte, neute, peulgewasse
Vitamien B12 (Kobalamien) Handhaaf 'n gesonde senuweestelsel en help met die vorming van bloedselkoënsieme in nukleïensuurmetabolisme Bloedarmoede, neurologiese afwykings, gevoelloosheid, verlies aan balans Vleis, eiers, diereprodukte
Vitamien C (askorbiensuur) Help om bindweefsel in stand te hou: been, kraakbeen en dentien versterk die immuunstelsel Skeurbuik, wat lei tot bloeding, hare en tandverlies gewrigspyn en swelling vertraagde wondgenesing Sitrusvrugte, broccoli, tamaties, rooi soet soetrissies
Tabel 15.2. Vetoplosbare essensiële vitamiene
Vitamien Funksie Tekortkominge kan lei tot Bronne
Vitamien A (retinol) Kritiek vir die ontwikkeling van bene, tande en vel help om sig te handhaaf, verbeter die immuunstelsel, fetale ontwikkeling, geenuitdrukking Nagblindheid, velafwykings, verswakte immuniteit Donkergroen blaargroentes, geel-oranje groente vrugte, melk, botter
Vitamien D Kritiek vir kalsiumabsorpsie vir beenontwikkeling en sterkte handhaaf 'n stabiele senuweestelsel handhaaf 'n normale en sterk hartklop help met bloedstolling Ragitis, osteomalacie, immuniteit Lewertraan, melk, eiergeel
Vitamien E (tokoferol) Verminder oksidatiewe skade van selle en voorkom longskade van besoedelingstowwe wat noodsaaklik is vir die immuunstelsel Tekort is seldsame bloedarmoede, senuweestelsel degenerasie Koringkiemolie, ongeraffineerde plantaardige olies, neute, sade, korrels
Vitamien K (Phylloquinone) Noodsaaklik vir bloedstolling Bloeding en maklike kneusing Blaargroentes, tee

Figuur 15.15. 'n Gesonde dieet moet 'n verskeidenheid kosse insluit om te verseker dat behoeftes aan noodsaaklike voedingstowwe voorsien word. (krediet: Keith Weller, USDA ARS) Tabel 15.3. Minerale en hul funksie in die menslike liggaam
Mineraal Funksie Tekortkominge kan lei tot Bronne
* Kalsium Benodig vir spier- en neuronfunksie hartgesondheid bou been en ondersteun sintese en funksie van bloedselle senufunksie Osteoporose, ragitis, spierspasmas, verswakte groei Melk, jogurt, vis, groen blaargroentes, peulgewasse
*Chloor Benodig vir die produksie van soutsuur (HCl) in die maag en senuweefunksie osmotiese balans Spierkrampe, gemoedsversteurings, verminderde eetlus Tafelsout
Koper (spoorhoeveelhede) Vereiste komponent van baie redoksensieme, insluitend sitochroom c oksidase kofaktor vir hemoglobien sintese Kopertekort is skaars Lewer, oesters, kakao, sjokolade, sesam, neute
Jodium Benodig vir die sintese van tiroïedhormone Goiter Seekos, gejodeerde sout, suiwelprodukte
Yster Benodig vir baie proteïene en ensieme, veral hemoglobien, om bloedarmoede te voorkom Bloedarmoede, wat swak konsentrasie, moegheid en swak immuunfunksie veroorsaak Rooivleis, blaargroentes, vis (tuna, salm), eiers, gedroogde vrugte, bone, volgraan
* Magnesium Vereiste ko-faktor vir ATP-vorming beenvorming normale membraanfunksies spierfunksie Gemoedsversteurings, spierspasmas Volgraan, blaargroentes
Mangaan (spoorhoeveelhede) 'n Kofaktor in ensiemfunksies word spoorhoeveelhede benodig Mangaantekort is skaars Algemeen in die meeste kosse
Molibdeen (spoorhoeveelhede) Dien as 'n kofaktor vir drie noodsaaklike ensieme by mense: sulfietoksidase, xantienoksidase en aldehiedoksidase Molibdeen-tekort is skaars
* Fosfor 'n Komponent van bene en tande help om suur-basis-balans nukleotiedsintese te reguleer Swakheid, beenafwykings, kalsiumverlies Melk, harde kaas, volgraan, vleis
*Kalium Noodsaaklik vir spiere, hart en senuweefunksie Hartritme versteuring, spierswakheid Peulgewasse, aartappelskil, tamaties, piesangs
Selenium (spoorhoeveelhede) 'n Kofaktor noodsaaklik vir die aktiwiteit van antioksidante ensieme soos glutathione peroxidase spoorhoeveelhede word benodig Seleniumtekort is skaars Algemeen in die meeste kosse
*Natrium Sistemiese elektroliet benodig vir baie funksies suur-basis balans waterbalans senuwee funksie Spierkrampe, moegheid, verminderde eetlus Tafelsout
Sink (spoorhoeveelhede) Benodig vir verskeie ensieme soos karboksipeptase, leweralkoholdehidrogenase en koolsuuranhidrase Bloedarmoede, swak wondgenesing, kan tot kort postuur lei Algemeen in die meeste kosse
*Meer as 200mg/dag benodig
Tabel 15.4. Essensiële Aminosure
Aminosure wat verteer moet word Aminosure wat deur die liggaam geanaboliseer word
isoleusien alanien
leusien selenosisteïen
lysien aspartaat
metionien sisteïen
fenielalanien glutamaat
triptofaan glisien
valien prolien
histidien* serine
threonien tirosien
arginien* aspersie
*Die menslike liggaam kan histidien en arginien sintetiseer, maar nie in die hoeveelhede wat benodig word nie, veral vir groeiende kinders.

Hoe word vet na kalorieë omgeskakel?

Hoe word vet op sellulêre vlak in kalorieë omgeskakel? het oorspronklik op Quora verskyn: die plek om kennis in te win en te deel, wat mense bemagtig om by ander te leer en die wêreld beter te verstaan.

Antwoord deur Bart Loews, passievolle oefenentoesias, op Quora:

Hoe word vet op sellulêre vlak in kalorieë omgeskakel? Kom ons kry eers 'n term verduideliking:

  • 'n Kalorie is 'n maatstaf van energie, spesifiek hitte. Dit is 'n meting van 'n indirekte gebruik van jou biologiese brandstof. Jou liggaam sit nie regtig dinge om na "kalorieë nie", dit skakel dit om na ATP wat as energie gebruik word. Kalorieë is ongelukkig die beste manier waarop ons hierdie proses kan meet. Ek sal aanneem dat die punt van hierdie vraag is: Hoe verander vet in energie?
  • Vet is 'n term wat uitruilbaar met "lipiede" en met "vetweefsel" gebruik word. Lipiede is molekules wat bestaan ​​uit 'n hidrofobiese stert met 'n hidrofiele kop. As gevolg van hierdie gepolariseerde opstelling, is hulle in staat om saam te groepeer om versperrings tussen water en nie-water te vorm, soos borrels. Jou selmembrane bestaan ​​uit lipiede.
  • Vetweefsel is wat jou "vet" maak. Vetweefsel stoor lipiede in die vorm van "trigliseriede" of 3 vetsuurkettings met 'n gliserol-ruggraat. Hierdie trigliseriede is wat afgebreek word om vir energie gebruik te word. Vetweefsel bestaan ​​uit versamelings van "adiposiete" of vetselle.

Vetweefsel word gebruik vir isolasie, kussing en energieberging.

Jy kry 'n bepaalde aantal vetselle (tussen 30 en 300 miljard) tydens adolessensie en kinderjare. Jy verloor hulle nie natuurlik nie, maar jy kan meer wen as hulle meer as 4 keer van hul oorspronklike grootte groei. Hulle groei en krimp namate hulle meer energie opneem.

Vetselle het 'n paar ander rolle in die endokriene stelsel, hulle stel die hormoon, Leptien vry wanneer hulle energie van insulien ontvang. Leptien dui aan jou liggaam dat jy versadig is. Hoe meer vetselle jy het, hoe meer leptien word vrygestel. Daar is gevind dat vetsugtige mense leptienbestand is, wat beteken dit maak dit vir hulle moeilik om te sê wanneer hulle vol is.

Hoe jou liggaam energie uit vet kry:

Kom ons begin met die vetsel. Wanneer jou liggaam energie nodig het, stel dit seine vry wat 'n vrystelling van jou verskillende energievoorsienende weefsels versoek. Wanneer jou adiposiete hierdie sein ontvang, begin dit 'n proses genaamd Lipolise. Lipolise veroorsaak dat jou vetselle jou vrye vetsure en gliserol skei en dit in jou bloedstroom vrystel. Baie Lae Digtheid Lipoproteïene en Lae Digtheid Lipoproteïene (VLDLs en LDLs) vervoer hierdie suurkettings na jou selle waar hulle die sure heg en neersit.

Hoe word vetsure in energie verander?

ATP: die molekule wat jou laat werk.

Die vetsuurkettings word uitmekaar gebreek deur Beta-oksidasie (óf in of uit die mitochondria), in asetiel-CoA wat die sitroensuursiklus (in die mitochondria) saam met suurstof kan binnegaan om Adenosientrifosfaat (ATP) te skep, wat is wat jou liggaam gebruik om alles te doen. Glukose kan sonder suurstof deur die sitroensuursiklus gaan, maar dit is 'n baie doeltreffender proses om energie met suurstof te skep, of dit nou van glukose, vet of proteïene is. Kantaantekening, die gebruik van beta-oksidasie om ATP te genereer genereer ook CO2, wat deur jou longe uitgestuur word om uitgeasem te word. Daar is onlangse studie gepubliseer waar hulle aan die wêreld gesê het dat jy jou vet uitasem. (Bioloë oor die hele wêreld het gesê: "Dit is nuus?")

Jou liggaam gebruik vet om soveel as 60% van die energie wat jy in rus gebruik, op te wek.

Wanneer jy aktief raak, is dit geneig om meer staat te maak op suikers wat in die spiere gestoor word, maar met verloop van tyd sal jou vet geleidelik oorneem soos jou glikogeenvoorraad uitgeput is ... dit is gewoonlik wanneer 'n atleet "die muur tref" as gevolg van 'n afhanklikheid van suurstof en bottelnek om die suurstof- en brandstofbronne na die selle te kry. Wanneer dit gebeur, hang af van hoe in vorm 'n persoon is, dit kan enige plek van 1 tot 4 uur na die begin van oefening wees.

Aan die einde van die dag sal jou liggaam uitgeputte glikogeenvoorrade aanvul deur 'n proses genaamd Glukoneogenese, waar dit vette en/of proteïene neem en dit tot glukose omskep vir berging in die lewer, niere en spiere.

Deur elk van hierdie prosesse, lipolise, beta-oksidasie en glukoneogenese, breek jou liggaam vet af vir gebruik as energie of vir berging as meer toeganklike energie.

Hierdie vraag het oorspronklik op Quora verskyn. die plek om kennis in te win en te deel, wat mense bemagtig om by ander te leer en die wêreld beter te verstaan. Jy kan Quora op Twitter, Facebook en Google+ volg. Meer vrae:


Energie-oordrag in ekosisteme

Energie moet deur 'n ekosisteem oorgedra word om lewe op elke trofiese vlak te ondersteun.

Reuse Afrikaanse Landslak

Primêre verbruikers, soos die reuse-Afrikaanse landslak (Achatina fulica), eet primêre produsente, soos die plante wat die slak eet, energie van hulle geneem. Soos die primêre produsente, word die primêre verbruikers op hul beurt geëet, maar deur sekondêre verbruikers. Dit is hoe energie van een trofiese vlak na die volgende vloei.

Foto deur Cyril Ruoso/Minden Pictures

Lewende dinge het energie nodig om te groei, asem te haal, voort te plant en te beweeg. Energie kan nie uit niks geskep word nie, daarom moet dit deur die ekosisteem oorgedra word. Die primêre bron van energie vir byna elke ekosisteem op aarde is die son. Primêre produsente gebruik energie van die son om hul eie voedsel in die vorm van glukose te produseer, en dan word primêre produsente geëet deur primêre verbruikers wat op hul beurt deur sekondêre verbruikers geëet word, ensovoorts, sodat energie vanaf een trofiese vlak vloei, of vlak van die voedselketting, na die volgende. Die maklikste manier om hierdie energievloei te demonstreer is met 'n voedselketting. Elke skakel in die ketting verteenwoordig 'n nuwe trofiese vlak, en die pyle wys energie wat langs die ketting gestuur word. Aan die onderkant van 'n voedselketting is altyd die primêre produsent. In terrestriële ekosisteme is die meeste primêre produsente plante, en in mariene ekosisteme is die meeste primêre produsente fitoplankton. Albei produseer die meeste die voedingstowwe en energie wat nodig is om die res van die voedselketting in hul onderskeie ekosisteme te ondersteun.

Al die biomassa wat deur primêre produsente gegenereer word, word bruto primêre produktiwiteit genoem. Netto primêre produktiwiteit is wat oorbly nadat die primêre produsent die energie wat hy benodig vir asemhaling gebruik het. Dit is die gedeelte wat beskikbaar is om deur die primêre verbruikers verteer te word en deur die voedselketting geslaag te word. In terrestriële ekosisteme is primêre produktiwiteit die hoogste in warm, nat plekke met baie sonlig, soos tropiese woudstreke. Daarteenoor het woestyne die laagste primêre produktiwiteit. In mariene ekosisteme is primêre produktiwiteit die hoogste in vlak, voedingstofryke waters, soos koraalriwwe en algbeddings.

Om die vloei van energie deur ekosisteme te wys, word voedselkettings soms as energiepiramides geteken. Elke stap van die piramide verteenwoordig 'n ander trofiese vlak, begin met primêre produsente aan die onderkant. Die breedte van elke stap verteenwoordig die tempo van energievloei deur elke trofiese vlak. Die trappe word kleiner verder op in die piramide omdat van daardie energie verander word na 'n vorm wat nie deur organismes verbruik kan word by die volgende hoër stap in die voedselketting nie. Dit gebeur by elke stap van die piramide.

Nie al die energie wat in een trofiese vlak gegenereer of verbruik word, sal beskikbaar wees vir die organismes in die volgende hoër trofiese vlak nie. Op elke vlak word van die biomassa wat verbruik word as afval uitgeskei, sommige energie word verander na hitte (en dus nie beskikbaar vir verbruik) tydens asemhaling, en sommige plante en diere sterf sonder om geëet te word (wat beteken dat hul biomassa nie na die volgende oorgedra word nie verbruiker). Die afval en dooie materiaal word deur ontbinders afgebreek en die voedingstowwe word in die grond hersirkuleer om weer deur plante opgeneem te word, maar die meeste van die energie word tydens hierdie proses na hitte verander. Gemiddeld word slegs sowat 10 persent van energie wat as biomassa in 'n trofiese vlak gestoor word, van een vlak na die volgende oorgedra. Dit staan ​​bekend as "die 10 persent reël" en dit beperk die aantal trofiese vlakke wat 'n ekosisteem kan ondersteun.


Potensiële en Kinetiese Energie

Wanneer 'n voorwerp in beweging is, is daar energie wat met daardie voorwerp geassosieer word. Dink aan 'n sloopbal. Selfs 'n stadigbewegende wrakbal kan baie skade aan ander voorwerpe aanrig. Energie wat met voorwerpe in beweging geassosieer word, word kinetiese energie genoem (Figuur 4.5). ’n Snelkoeël, ’n lopende persoon en die vinnige beweging van molekules in die lug (wat hitte produseer) het almal kinetiese energie.

Nou wat as daardie selfde roerlose wrakbal twee verdiepings bo die grond met 'n hyskraan gelig word? As die opgeskorte wrakbal onbeweeglik is, is daar energie wat daarmee geassosieer word? Die antwoord is ja. Die energie wat nodig was om die sloopbal op te lig, het nie verdwyn nie, maar word nou in die sloopbal geberg op grond van sy posisie en die swaartekrag wat daarop inwerk. Hierdie tipe energie word potensiële energie genoem (Figuur 4.5). As die bal sou val, sou die potensiële energie in kinetiese energie omskep word totdat al die potensiële energie uitgeput is wanneer die bal op die grond rus. Wrakballe swaai ook soos 'n slinger deur die swaai, daar is 'n konstante verandering van potensiële energie (hoogste aan die bokant van die swaai) na kinetiese energie (hoogste aan die onderkant van die swaai). Ander voorbeelde van potensiële energie sluit in die energie van water wat agter 'n dam gehou word of 'n persoon wat op die punt staan ​​om uit 'n vliegtuig te val.

Figuur 4.5 Stilstaande water het potensiële energie bewegende water, soos in 'n waterval of 'n vinnig vloeiende rivier, het kinetiese energie. (krediet “dam”: wysiging van werk deur “Pascal”/Flickr krediet “waterfall”: wysiging van werk deur Frank Gualtieri)

Potensiële energie word nie net geassosieer met die ligging van materie nie, maar ook met die struktuur van materie. Selfs 'n veer op die grond het potensiële energie as dit saamgepers word, so ook 'n rekkie wat styf getrek word. Op 'n molekulêre vlak bestaan ​​die bindings wat die atome van molekules bymekaar hou in 'n spesifieke struktuur wat potensiële energie het. Onthou dat anaboliese sellulêre bane energie benodig om komplekse molekules uit eenvoudiger te sintetiseer en kataboliese bane stel energie vry wanneer komplekse molekules afgebreek word. Die feit dat energie vrygestel kan word deur die afbreek van sekere chemiese bindings, impliseer dat daardie bindings potensiële energie het. Trouens, daar is potensiële energie gestoor in die bindings van al die voedselmolekules wat ons eet, wat uiteindelik vir gebruik ingespan word. Dit is omdat hierdie bindings energie kan vrystel wanneer dit gebreek word. Die tipe potensiële energie wat binne chemiese bindings bestaan, en vrygestel word wanneer daardie bindings verbreek word, word chemiese energie genoem. Chemiese energie is verantwoordelik om lewende selle van energie uit voedsel te voorsien. Die vrystelling van energie vind plaas wanneer die molekulêre bindings binne voedselmolekules verbreek word.

Kyk na 'n video oor kilokalorieë.


Kragoordrag tussen selle orkestreer kollektiewe sellulêre beweging

Gemengde selpopulasies sorteer hulself outonoom in aparte domeine: eilande van ekstensiele selle met normale sel-sel-kontakte (pers) omring deur kontraktiele selle wat sel-sel-kontakte verswak het (groen). Krediet: Niels Bohr Instituut

Hoe kommunikeer die biljoene selle om take uit te voer? Die selle oefen krag uit op hul omgewing deur beweging—en sodoende kommunikeer hulle. Hulle werk as 'n groep om hul omgewing te infiltreer, wondgenesing en dies meer te doen. Hulle voel die styfheid of sagtheid van hul omgewing aan en dit help hulle om hul kollektiewe poging te verbind en te organiseer. Maar wanneer die verbinding tussen selle versteur word, kan 'n situasie net soos wanneer kanker geïnisieer word, verskyn.

Assistent-professor Amin Doostmohammadi by die Niels Bohr-instituut, Universiteit van Kopenhagen, het die meganika van selbeweging en verbinding ondersoek in 'n interdissiplinêre projek, in samewerking met biofisici in Frankryk, Australië en Singapoer, deur beide rekenaarmodellering en biologiese eksperimente te gebruik. Die resultaat is nou gepubliseer in Natuur Materiaal.

Amin Doostmohammadi verduidelik: "Ons moet verstaan ​​hoe selle hierdie "kennis van sensing" op individuele selvlak vertaal en dit omskep in aksie op die kollektiewe vlak. Dit is nog steeds soort van 'n swart boks in biologie - hoe praat sel met hul bure en tree as 'n kollektief op?"

Die krag van omliggende weefsel dikteer selgedrag

Individuele selle het 'n sametrekkingsmodus van beweging: hulle trek aan die oppervlak waarop hulle geleë is om hulself vorentoe te beweeg. Selle wat holtes en oppervlaktes in ons liggaam in lyn bring, soos die buise van bloedvate of die selle aan die oppervlak van organe, is egter in staat om uitbreidende kragte op te wek. Hulle doen die teenoorgestelde, hulle strek in plaas van kontrak—en hulle vorm sterk bande met hul bure. Sametrekbare selle kan oorskakel om ekstensiele selle te word wanneer hulle met hul bure in aanraking kom. As, byvoorbeeld, wanneer kontraktiele selle 'n leemte of 'n leë spasie aanvoel, soos wanneer 'n wond verskyn, kan hulle hul sel-selverbinding losmaak, meer individueel word, en wanneer hulle die wond genees, vorm hulle weer sterk verbindings met hul bure, uitgestrek word, die gaping toemaak, so te sê.

Verswakkende selverbinding kan die kenmerk wees van kankerinisiasie

Die selle verbind met hul bure deur adherens-aansluitings. Hulle verbind hul interne sitoskelet met mekaar en word in staat om kragte deur die sterk kontakte oor te dra. "So ons het onsself gevra wat sou gebeur as ons die selle verbied om hierdie sterk verbinding te maak - en dit het geblyk dat ekstensiele, sterk gekoppelde selle in kontraktiele selle met swakker verbindings verander het. Dit is betekenisvol, want die verlies van hierdie kontak is die kenmerk van kankerinisiasie. Die selle wat kontak verloor, begin meer as individue optree en word in staat om hul omgewing te infiltreer. Hierdie proses vind ook plaas wanneer 'n embrio ontwikkel, maar die belangrikste verskil hier is dat wanneer die gesonde selle hul doel bereik het, soos om 'n orgaan te vorm , gaan hulle terug na hul oorspronklike vorm. Kankerselle nie. Hulle is op 'n eenrigtingstraat," sê Amin Doostmohammadi.

Die basiese werking en reaksie van selle word deur omgewing en kommunikasie bepaal

Hoe selle "besluit" wanneer om van een vorm na 'n ander te gaan, is 'n ingewikkelde mengsel van reaksie op hul omgewing, veranderinge in die chemiese samestelling daarvan, die meganiese styfheid of sagtheid van die weefsel - en baie proteïene in die selle is betrokke by die process. The key finding of this study is that this reaction to surroundings is constantly shifting: There is a constant cross-talk between cell—surroundings and cell—cell, and this is what determines the actions and reactions of the cells.

Are treatments for cancer within the scope of this new understanding in cell mechanics?

"We must always be careful, when talking about a serious and very complex disease like cancer," Amin Doostmohammadi says. "But what we can say is that this study brings us one step closer to understanding the basic mechanics of cell behavior, when the cells go from the normal behavior to the aggressive, cancer type cell behavior. So, one of the big questions this study raises is if we might be able to target the mechanics of the cells by some form of therapy or treatment, instead of targeting the DNA or chemical composition of the cells themselves? Could we target the environment instead of the cells? This is basic research, connecting physics and biology, into the mechanics of cell behavior, based on their sensing and responding to the surroundings and coordinating their effort—our improved understanding of this may well lead to new therapies, and there are trials going on at the moment at a preliminary stage."


Energy must obey the laws of thermodynamics.

Thermodynamics is the study of how energy changes from one type to another. The laws of thermodynamics apply to energy and energy conversions.

The first law of thermodynamics:

Energy cannot be created or destroyed (which is called the conservation of energy) however, it can be transformed from one type into another. In fact, every useful process transforms energy from one form to another. There are many different forms or types of energy. Some examples of everyday energy transformations are:

Scenario Energy conversions involved
Rubbing hands together to make them warm Kinetic energy to thermal energy
Using a battery-powered flashlight Chemical energy to electrical energy (in the battery)
Electrical energy to radiant energy (in the bulb)
An object speeding up as it falls Gravitational potential energy to kinetic energy

The second law of thermodynamics:

Some forms of energy are more useful than others. Using energy always makes it less useful, even though no energy is actually destroyed.

Kinetic energy and electricity are the most useful forms. These are "high-quality" because they can be transformed almost completely into any other type of energy. Electricity, for example, can be easily used to generate heat (thermal energy) or light (radiant energy), break chemical bonds (chemical energy), move objects (kinetic energy), or lift objects (gravitational potential energy).

The least useful form of energy is low-temperature thermal energy. It can still be converted back to a higher-quality form, but useful energy is always lost in this process. Converting energy to a less-useful form and then trying to work backwards never gets 100% of the useful energy back.

For example, when a car runs, the engine will become hot (thermal energy). The warmth of the engine does nothing to help the car move or go faster. This wasted energy is an unavoidable by-product of converting the car's fuel (chemical energy) into movement ("high-quality" kinetic energy), however it can potentially be used for heating the cabin of the car to slightly increase overall energy efficiency. It is a challenge for all forms of power generation to minimize wasted energy and be as efficient as possible.


Energy in food

Plants utilize sunlight during photosynthesis to convert carbon dioxide and water into glucose (sugar) and oxygen. This glucose has energy stored in its chemical bonds that can be used by other organisms. This stored energy is released whenever these chemical bonds are broken in metabolic processes such as cellular respiration.

Cellular respiration is the process by which the chemical energy of “food” molecules is released and partially captured in the form of ATP. Cellular respiration is the general term which describes all metabolic reactions involved in the formation of usable energy from the breakdown of nutrients. In living organisms, the “universal” source of energy is adenosine triphosphate (ATP). Carbohydrates, fats, and proteins can all be used as fuels in cellular respiration, but glucose is most commonly used as an example to examine the reactions and pathways involved.

Marathon runners eat a large plate of pasta the night before a competition because pasta is a good source of energy, or fuel for the body. All foods contain energy, but the amount of potential energy stored will vary greatly depending on the type of food. Moreover, not all of the stored energy is available to do work. When we eat food, our bodies convert the stored energy, known as Calories, to chemical energy, thereby allowing us to do work. A calorie is the amount of heat (energy) required to raise the temperature of 1 gram (g) of water 1 degree Celsius (°C). The density of water is 1 gram per milliliter (1g/ml) therefore 1 g of water is equal to 1 ml of water. When we talk about caloric values of food, we refer to them as Calories (notice the capital “C”), which are actually kilocalories. There are 1000 calories in a kilocalorie. So in reality, a food item that is listed as having 38 Calories has 38,000 calories. Calories are a way to measure the energy you get from the food you eat.

Just as pasta can provide a runner energy to run a marathon, a tiny peanut contains stored energy that can be used to heat a container of water. For this lab exercise, you will indirectly measure the amount of Calories in couple of food items using a calorimeter. A calorimeter (calor = Latin for heat) is a device that measures the heat generated by a chemical reaction, change of state, or formation of a solution. There are several types of calorimeters but the main emphasis of all calorimeters is to insulate the reaction to prevent heat loss. We will be using a homemade calorimeter modeled after a constant-volume calorimeter. A particular food item will be ignited, the homemade calorimeter will trap the heat of the burning food, and the water above will absorb the heat, thereby causing the temperature (T) of the water to increase. By measuring the change in temperature (∆T) of a known volume of water, you will be able to calculate the amount of energy in the food tested

In this experiment, you will measure the amount of energy available for use from three types of nuts, a plant product. This process of measuring the energy stored in food is known as calorimetry.

Materiaal:
large paper clip, oC thermometer, soft drink can, soft drink can with openings cut into the side, mixed nuts, matches, water, electronic balance, pencil & paper, 100 ml graduated cylinder, calculator


Lesson Energy Forms, States and Conversions

Units serve as guides to a particular content or subject area. Nested under units are lessons (in purple) and hands-on activities (in blue).

Note that not all lessons and activities will exist under a unit, and instead may exist as "standalone" curriculum.

  • Energy Conservation & Efficiency
    • Energy Forms, States and Conversions
      • Energy Forms and States Demonstrations
      • Energy Conversions
      • Household Energy Conservation and Efficiency
        • Watt Meters to Measure Energy Consumption
        • Household Energy Audit
        • Light vs. Heat Bulbs
        • Energie-doeltreffendheid
          • Efficiency of an Electromechanical System
          • Efficiency of a Water Heating System
          • Problem Solving
            • Egg Drop
            • Solving Energy Problems
            • Energy Projects

            TE Newsletter

            Energy conversion enables the many forms and states of energy in our world.

            Opsomming

            Engineering Connection

            Energy exists in many forms all around us. Engineers have determined how to capture and release that energy in forms that are most useful to create heat where required and the work done in many engineered devices. Process flow charts that show the inflow and outflow of energy through a process are one tool that engineers use to help design and evaluate different systems and processes.

            Leerdoelwitte

            After this lesson, students should be able to:

            • Describe at least three examples of how energy is converted from one form to another.
            • Demonstrate and diagram the conversion of energy into usable forms using a flow chart.
            • State the law of conservation of energy.
            • Identify five forms and two states of energy.
            • Identify the form and state of energy in everyday items as we use them to do useful work.

            Educational Standards

            Elkeen TeachEngineering lesson or activity is correlated to one or more K-12 science, technology, engineering or math (STEM) educational standards.

            All 100,000+ K-12 STEM standards covered in TeachEngineering are collected, maintained and packaged by the Achievement Standards Network (ASN), a project of D2L (www.achievementstandards.org).

            In the ASN, standards are hierarchically structured: first by source bv., by state within source by type bv., science or mathematics within type by subtype, then by grade, etc.

            NGSS: Next Generation Science Standards - Science

            MS-PS3-5. Construct, use, and present arguments to support the claim that when the kinetic energy of an object changes, energy is transferred to or from the object. (Grades 6 - 8)

            Do you agree with this alignment? Thanks for your feedback!

            Alignment agreement: Thanks for your feedback!

            Science knowledge is based upon logical and conceptual connections between evidence and explanations.

            Alignment agreement: Thanks for your feedback!

            Alignment agreement: Thanks for your feedback!

            Alignment agreement: Thanks for your feedback!

            Common Core State Standards - Math
            • Fluently add, subtract, multiply, and divide multi-digit decimals using the standard algorithm for each operation. (Grade 6) More Details

            Do you agree with this alignment? Thanks for your feedback!

            Do you agree with this alignment? Thanks for your feedback!

            International Technology and Engineering Educators Association - Technology
            • Students will develop an understanding of the relationships among technologies and the connections between technology and other fields of study. (Grades K - 12) More Details

            Do you agree with this alignment? Thanks for your feedback!

            Do you agree with this alignment? Thanks for your feedback!

            State Standards
            National Science Education Standards - Science
            • Energy is a property of many substances and is associated with heat, light, electricity, mechanical motion, sound, nuclei, and the nature of a chemical. Energy is transferred in many ways. (Grades 5 - 8) More Details

            Do you agree with this alignment? Thanks for your feedback!

            Do you agree with this alignment? Thanks for your feedback!

            Do you agree with this alignment? Thanks for your feedback!

            New York - Math
            • Fluently add, subtract, multiply, and divide multi-digit decimals using the standard algorithm for each operation. (Grade 6) More Details

            Do you agree with this alignment? Thanks for your feedback!

            Do you agree with this alignment? Thanks for your feedback!

            New York - Science
            • Construct, use, and present an argument to support the claim that when work is done on or by a system, the energy of the system changes as energy is transferred to or from the system. (Grades 6 - 8) More Details

            Do you agree with this alignment? Thanks for your feedback!

            Worksheets and Attachments

            More Curriculum Like This

            Students evaluate various everyday energy conversion devices and draw block flow diagrams to show the forms and states of energy into and out of the device.

            Students learn more about the concept of energy conversion, and how energy transfers from one form, place or object to another. They learn that energy transfers can take the form of force, electricity, light, heat and sound and are never without some energy "loss" during the process. Two real-world .

            Demonstrations explain the concepts of energy forms (sound, chemical, radiant [light], electrical, atomic [nuclear], mechanical, thermal [heat]) and states (potential, kinetic).

            Several activities are included to teach and research the differences between renewable and non-renewable resources and various energy resources. Students work with a quantitative, but simple model of energy resources to show how rapidly finite, non-renewable energy sources can be depleted, compared.

            Inleiding/Motivering

            In a light bulb, electromagnetic energy (electricity) converts into heat and light.

            Energy exists in many forms all around us. The development of our modern society has been accomplished because scientists and engineers have learned to capture some of that energy and transform it into ways to do useful work. The conversion of energy from a chunk of coal into steam and then into mechanical engines that could do heavy work was a critically important role for engineers in the 19th century that helped to start the industrial revolution. An engineer must know where to "find" energy resources and then how to convert them into forms that are more useful for all of the machines and gadgets we use in our daily lives. Look around this room, what tools or devices are using energy? Light fixtures are a good example. They convert electrical energy into light (radiant) energy. What about this cup of water (hold up a cup of water), does it have energy? It has a state of energy called potential energy because it is held up at an elevation. If the water is poured into a pail, the potential energy is released as the water now is moving with some velocity. This is a kinetic state of energy.

            The goal of this class is to explore some critical terms that are needed for energy – forms of energy and states of energy. Tomorrow, that information will be used as we evaluate several items, like the lights in this class, to see how they convert energy from one form to another.

            Lesson Background and Concepts for Teachers

            1. Energy can be neither created nor destroyed, but converted from one form to another. This can be represented as the first law of thermodynamics.

            2. Energy can be classified by its form or state.

            3. The forms of energy defined in NYS educational standards include: sound, chemical, radiant (light), electrical, atomic (nuclear), mechanical, thermal (heat). Remembered as "SCREAM Today". Refer to the Energy Forms and States Demonstrations activity to further explain the concepts of energy forms.

            • Sound – from vibration of sound waves
            • Chemical (fuel, gas, wood, battery)
            • Radiant (light) (note – this is part of the broader "electromagnetic" group)
            • Electrical energy (electrons move among atoms, as in the conductive wire of an electrical cord)
            • Atomic (nuclear, from nucleus of atom)
            • Mechanical (walk, run)
            • Thermal (heat, such as rubbing hands together)

            4. The two states of energy are potential and kinetic

            • Potential (stored energy due to elevation): PE = mass*gravity*height
            • Kinetic (energy in motion): KE = 1/2*mass*velocity 2

            5. Energy is stored in a variety of ways and must be released to do useful work

            6. Energy can be converted to useful forms by various means, we often convert the form of energy to make it more useful to us. For example, we transform chemical energy in gasoline into mechanical energy to move an automobile. Refer to the Energy Conversions activity to have students evaluate various everyday energy conversion devices.

            7. Energy and its conversion between forms can be expressed quantitatively.

            8. When converting energy, a significant fraction of that energy can be lost from the system (in the form of heat, sound, vibration, etc.). But of course energy is never really lost. "Lost" in this context means that it is not recovered for effective use by humans or machines.

            Associated Activities

            • Energy Forms and States Demonstrations - Demonstrations explain the concepts of energy forms (sound, chemical, radiant [light], electrical, atomic [nuclear], mechanical, thermal [heat]) and states (potential, kinetic).

            Vocabulary/Definitions

            block process flow diagram: A physical representation of inputs and outputs of a process, used by engineers.

            chemical energy: Energy stored within chemical bonds.

            combustion : The process of burning organic chemicals to release heat and light.

            conservation : Careful use of resources with the goal of reducing environmental damage or resource depletion.

            efficiency: Ability of a process or machine to convert energy input to energy output, efficiency is always less than 100% in real processes. Efficiency of a system can be quantified as the ratio of the useful output energy (or power) to the input energy (or power).

            electrical energy: Energy made available by the flow of electric charge through a conductor.

            energy conversion: Transformation of one form of energy into another, usually to convert the energy into a more useful form.

            first law of thermodynamics: Energy can neither be created nor destroyed.

            form of energy : Forms of energy include heat, light, electrical, mechanical, nuclear, sound and chemical.

            heat : A form of energy related to its temperature. (thermal energy)

            input: Matter or energy going into a process.

            kinetic energy: Energy of motion, influenced by an objects mass and speed.

            mechanical energy: A form of energy related to the movement of an object.

            nuclear energy: (atomic) Energy produced by splitting the nuclei of certain elements.

            output: Matter or energy coming out of a process.

            potential energy: Energy that is stored and that comes from an object's position or condition.

            state of energy: States of energy include kinetic and potential.

            Assessering

            Post-Introduction Assessment: Plan on a lot of dialogue and student participation in the first day of this lesson. Use the many probing questions included in the forms and state demonstration activity to assess if students understand the concepts.

            Homework: Use the turned-in student activity worksheet completed during the conversion activity as a means of assessing if students correctly identified the forms involved in each conversion process and can include those forms correctly in a block diagram form.

            Worksheet & Quiz: Have students complete the activity worksheet and discussion questions and turn them in. The quiz after Lesson 5 also includes concepts from this lesson.

            • If the mass of an object is 10 kg, and it is dropped from a height of 5 m, what is its potential energy? (Answer: PE=(10 kg)(9.8 m/s 2 )(5 m)=490 Nm) (A Nm (newton-meter) is equivalent to a (kg*m 2 )/s 2 )
            • If the kinetic energy of an object is 100 Nm, and its velocity is 10m/s, what is the mass of the object? (Answer: m=2KE/v 2 =2*100 Nm/〖10 m/s〗 2 =2 kg)

            Verwysings

            Biggs, A., Burns, J., Daniel, L.H., Ezralson, C., Feather, R.M., Horton, P.M., McCarthy, T.K., Ortleb, E., Snyder, S.L., Werwa, E. Science Voyages: Exploring Life, Earth and Physical Science, Level Red., Glencoe/McGraw Hill: New York, 2000.

            Intermediate Level Science Core Curriculum, Grades 5-8, New York State Education, Department, accessed December 31, 2008. http://www.emsc.nysed.gov/ciai/mst/pub/intersci.pdf

            Other Related Information

            This lesson was originally published by the Clarkson University K-12 Project Based Learning Partnership Program and may be accessed at http://internal.clarkson.edu/highschool/k12/project/energysystems.html.

            Browse the NGSS Engineering-aligned Physics Curriculum hub for additional Physics and Physical Science curriculum featuring Engineering.

            Kopiereg

            Contributors

            Supporting Program

            Erkennings

            This lesson was developed under National Science Foundation grants no. DUE 0428127 and DGE 0338216. However, these contents do not necessarily represent the policies of the National Science Foundation, and you should not assume endorsement by the federal government.


            NGSS Alignment

            • MS-LS1-7 . Develop a model to describe how food is rearranged through chemical reactions forming new molecules that support growth and/or release energy as this matter moves through an organism.

            Asking Questions and Defining Problems. Ask questions that can be investigated within the scope of the classroom, outdoor environment, and museums and other public facilities with available resources and, when appropriate, frame a hypothesis based on observations and scientific principles.

            Analyzing and Interpreting Data. Analyze and interpret data to provide evidence for phenomena.

            Within a natural or designed system, the transfer of energy drives the motion and/or cycling of matter.

            Cause and Effect. Cause and effect relationships may be used to predict phenomena in natural or designed systems.