生物学の原理

物体が動いているとき、その物体に関連するエネルギーがあります。 レッキングボールを考えてみてください。 ゆっくりと動くレッキングボールでさえ、他の物体に多大なダメージを与えることができます。 運動中の物体に関連するエネルギーは運動エネルギーと呼ばれます(図5)。 高速化された弾丸、歩行者、および空気中の分子の急速な動き(熱を生成する)はすべて運動エネルギーを持っています。

今、同じ動かない破壊ボールがクレーンで地面の上に二階建てに持ち上げられたらどうなりますか? 中断された破壊の球が動かなければ、それと関連付けられるエネルギーがあるか。 答えはイエスです。 レッキングボールを持ち上げるために必要とされたエネルギーは消えませんでしたが、現在はその位置とそれに作用する重力の力によってレッキングボールに貯蔵されています。 このタイプのエネルギーはポテンシャルエネルギーと呼ばれます(図5)。 ボールが落下した場合、ボールが地面に置かれたときにすべてのポテンシャルエネルギーが使い果たされるまで、ポテンシャルエネルギーは運動エネルギーに変換されます。 レッキングボールも振り子のように振る; 振動を通して、運動エネルギーへの潜在的なエネルギー(振動の上で最も高い)の一定した変更があります(振動の底で最も高い)。 潜在的なエネルギーの他の例には、ダムの後ろに保持された水のエネルギーや、飛行機からスカイダイビングしようとしている人が含まれます。

ダム対滝
図5まだ水にはポテンシャルエネルギーがあり、滝や急速に流れる川のように動く水には運動エネルギーがあります。 (クレジット”dam”:”Pascal”/Flickrによる作業の変更、クレジット”waterfall”: フランクGualtieriによる作業の変更)

潜在的なエネルギーは、物質の位置だけでなく、物質の構造にも関連しています。 地面のばねに圧縮されれば潜在的なエネルギーがある;従ってピンと張った引っ張られる輪ゴムをする。 分子レベルでは、分子の原子を一緒に保持する結合は、潜在的なエネルギーを有する特定の構造に存在する。 同化細胞経路は、複雑な分子が分解されると、より単純なものから複雑な分子を合成するためにエネルギーを必要とし、異化経路はエネルギーを放出す 特定の化学結合の破壊によってエネルギーが放出されるという事実は、それらの結合が潜在的なエネルギーを有することを意味する。 実際には、私たちが食べるすべての食物分子の結合内に貯蔵された潜在的なエネルギーがあり、それは最終的に使用のために利用されます。 これは、これらの結合が壊れたときにエネルギーを放出する可能性があるためです。 化学結合内に存在し、それらの結合が壊れているときに放出される潜在的なエネルギーのタイプは、化学エネルギーと呼ばれます。 化学エネルギーは、生きた細胞に食物からのエネルギーを提供する責任があります。 エネルギーの放出は、食物分子内の分子結合が壊れたときに起こります。

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テキストから適応:OpenStax、生物学の概念。 OpenStax CNX. 2016年5月18日http://cnx.org/contents/[email protected]

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