Chuyển hoá năng lượng là gì?

Xét ba tình huống: (1) một chiếc lá xanh nhận ánh sáng mặt trời và tổng hợp tinh bột; (2) một vận động viên chạy dùng năng lượng dự trữ trong cơ thể; (3) một hạt lúa nảy mầm dùng tinh bột dự trữ trong hạt. Em hãy xác định dạng năng lượng trước và sau ở mỗi tình huống.

Trước: quang năng từ ánh sáng mặt trời. Sau: hoá năng tích trữ trong phân tử tinh bột — đây là chiều tích luỹ năng lượng.

Trước ở cả hai tình huống: hoá năng tích trữ trong chất hữu cơ (trong cơ thể vận động viên, trong hạt lúa). Sau: động năng cho hoạt động chạy hoặc mọc rễ, kèm theo một phần nhiệt năng toả ra — đây là chiều giải phóng năng lượng.

Cả ba tình huống đều cho thấy năng lượng chỉ đổi dạng chứ không mất đi: quang năng thành hoá năng ở (1); hoá năng thành động năng và nhiệt năng ở (2), (3) — đúng quy luật chuyển hoá năng lượng.

Vậy tình huống (1) là tích luỹ (quang năng → hoá năng); tình huống (2) và (3) là giải phóng (hoá năng → động năng, nhiệt năng).

Sau khi chạy bộ 20 phút, một bạn học sinh nhận thấy cơ thể nóng lên rõ rệt và ra nhiều mồ hôi. Em hãy dùng khái niệm chuyển hoá năng lượng để giải thích vì sao vận động mạnh lại làm cơ thể nóng lên.

Trước khi vận động, năng lượng cần cho hoạt động cơ bắp được tích trữ dưới dạng hoá năng trong các chất hữu cơ như đường, chất béo bên trong tế bào cơ.

Khi vận động mạnh, tế bào cơ tăng cường hô hấp tế bào để giải phóng hoá năng đó, chuyển phần lớn thành động năng giúp cơ co duỗi nhanh và mạnh hơn.

Không phải toàn bộ hoá năng chuyển hết thành động năng có ích — một phần luôn chuyển thành nhiệt năng, toả ra làm nhiệt độ cơ thể tăng lên, đây là lý do cơ thể nóng lên và cần ra mồ hôi để hạ nhiệt.

Vận động càng mạnh, hô hấp tế bào giải phóng năng lượng càng nhiều, nên nhiệt năng toả ra càng lớn — khớp với việc chạy 20 phút làm nóng người rõ rệt hơn so với đi bộ nhẹ.

Vậy cơ thể nóng lên khi vận động mạnh là vì hoá năng dự trữ được giải phóng nhanh qua hô hấp tế bào, một phần thành động năng cho cơ vận động, một phần thành nhiệt năng toả ra ngoài.