能量的转换效率。

1tb2023-02-01  27

能量转换效率是指一个能量转换设备所输出可利用的能量,相对其输入能量的比值。输出可利用的能量可能是电能、机械功或是热量。能量转换效率没有一致的定义,主要和输出能量可利用的程度有关。

一般而言能量转换效率是一个介于0到1之间的无量纲数字,有时也会用百分比表示。能量转换效率不可能超过100%,因此永动机不存在。不过像热泵之类的设备将热由一处移到另一处,不是进行能量的转换,其性能系数(英语:Coefficient

of

performance)往往会超过100%。

能量有许多种形式存在,各种形式能量的来源、用途不尽相同,人们为了方便利用,需要将能量在不同形式之间转换。

能量转换效率

是指一个能量转换设备所输出的可利用能量,相对其输入能量的比值。输出的可利用能量可能是电能、机械功或是热量。能量转换效率没有一致的定义,主要与输出能量的可利用度有关。

一般情况下,能量转化需要一定的设备,由于设备本身的限制,能量不可能全部转化为人们需要的能量。

类比

机械效率η

=

W有用/W总

×

100%

,转化前消耗总能量是总功,转化后是有用功,热量损失为额外功。所谓能量转换的效率,就是人们需要得到的能量(有用能量)与

消耗总能量

的比值。

能量转换的效率

=

被有效利用的能量/消耗总能量

×

100%

能量通过食物链逐级传递.太阳能是所有生命活动的能量来源.它通过绿色植物的光合作用进入生态系统,然后从绿色植物转移到各种消费者. 能量传递效率的计算公式是:下一营养级同化量/这一营养级同化量 编辑本段生物群落能量来源与去向 能量流动的起点是生产者通过光合作用所固定的太阳能。流入生态系统的总能量就是生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量。 能量流动的渠道是食物链和食物网。 能量的去向一般有4个方面:一是呼吸消耗;二是用于生长、发育和繁殖,也就是贮存在构成有机体的有机物中;三是死亡的遗体、残落物、排泄物等被分解者分解掉;四是流入下一个营养级的生物体内。 在生态系统内,能量流动与碳循环是紧密联系在一起的。 编辑本段能量流动特点 能量流动的特点是单向流动和逐级递减。 单向流动:是指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级,再依次流向后面的各个营养级。一般不能逆向流动。这是由于动物之间的捕食关系确定的。如狼捕食羊,但羊不能捕食狼。逐级递减是指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入后一个营养级,能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。能量在沿食物链传递的平均效率为10%~20%,即一个营养级中的能量只有10%~20%的能量被下一个营养级所利用。 生态系统中的能流是单向的,通过各个营养级的能量是逐级减少的,减少的原因是:(1)各营养级消费者不可能不可能百分之百地利用前一营养级的生物量,总有一部分会自然死亡和被分解者所利用; (2)各营养级的同化率也不是百分之百的,总有一部分变成排泄物而留于环境中,为分解者生物所利用; (3)各营养级生物要维持自身的生命活动,总要消耗一部分能量,这部分能量变成热能而耗散掉,这一点很重要。生物群落及在其中的各种生物之所以能维持有序的状态,就得依赖于这些能量的消耗。这就是说,生态系统要维持正常的功能,就必须有永恒不断的太阳能的输入,用以平衡各营养级生物维持生命活动的消耗,只要这个输入中断,生态系统便会丧失功能。 由于能流在通过各营养级时会急剧地减少,所以食物链就不可能太长,生态系统中的营养级一般只有四五级,很少有超过六级的。 能量通过营养级逐级减少,如果把通过各营养级的能流量,由低到高画成图,就成为一个金字塔,称为能量锥体或金字塔(pyramid of energy)。同样如果以生物量或个体数目来表示,就能得到生物量锥体和数量锥体。3类锥体合称为生态锥体(ecological pyramid)。 一般说来,能量锥体最能保持金字塔形,而生物量锥体有时有倒置的情况。例如,海洋生态系统中,生产者(浮游植物)的个体很小,生活史很短,根据某一时刻调查的生物量,常低于浮游动物的生物量。这样,按上法绘制的生物量锥体就倒置过来。当然,这并不是说在生产者环节流过的能量要比在消费者环节流过的少,而是由于浮游植物个体小,代谢快,生命短,某一时刻的现存量反而要比浮游动物少,但一年中的总能量还是较浮游动物多。数量锥体倒置的情况就更多一些,如果消费者个体小而生产者个体大,如昆虫和树木,昆虫的个体数量就多于树木。同样,对于寄生者来说,寄生者的数量也往往多于宿主,这样就会使锥体的这些环节倒置过来。但能量锥体则不可能出现倒置的情形。 能量金字塔是指将单位时间内各个营养级所得到的能量数值,按营养级由低到高绘制成的图形成金字塔形,称为能量金字塔。从能量金字塔可以看出:在生态系统中,营养级越多,在能量流动过程中损耗的能量也就越多;营养级越高,得到的能量也就越少。在食物链中营养级一般不超过5个,这是由能量流动规律决定的。 研究能量流动规律有利于帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流动向对人类最有益的部分。在农业生态系统中,根据能量流动规律建立的人工生态系统,就是在不破坏生态系统的前提下,使能量更多地流向对人类有益的部分。


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