二氧化碳和能量

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二氧化碳和能量之间的区别

二氧化碳 vs. 能量

二氧化碳（IUPAC名：carbon dioxide，分子式：CO2）是空氣中常見的化合物，由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成。空氣中有微量的二氧化碳，約佔0.04％。二氧化碳略溶於水中，形成碳酸，碳酸是一種弱酸。 在二氧化碳分子中，碳原子的成键方式是sp杂化轨道与氧原子成键。碳原子的两个sp杂化轨道分别与两个氧原子生成两个σ键。碳原子上两个没有参加杂化（混成）的p轨道与成键的sp杂化轨道成90°的直角，并同氧原子的p轨道分别发生重叠，故缩短了碳氧键的间距。 二氧化碳平均约占大气体积的400ppm，不過每年因為人為的排放增加，比率還在逐步上升。2018年4月大氣二氧化碳月均濃度超過410ppm，為過去80萬年來最高。大气中的二氧化碳含量随季节变化，这主要是由于植物生长的季节性变化而导致的。当春夏季来临时，植物由于光合作用消耗二氧化碳，其含量随之减少；反之，当秋冬季来临时，植物不但不进行光合作用，反而制造二氧化碳，其含量随之上升。 二氧化碳常壓下為無色、無味、不助燃、不可燃的氣體。二氧化碳是一種溫室氣體。二氧化碳的濃度自1900年至2016年11月增長了約127ppm。. 在物理學中，能量（古希臘語中 ἐνέργεια energeia 意指「活動、操作」）是一個間接觀察到的物理量。它往往被視為某一個物理系統對其他的物理系統做功的能力。由於功被定義為力作用一段距離，因此能量總是等同於沿著一定的長度阻擋某作用力的能力。 一個物體所含的總能量奠基於其質量，能量如同質量一般，不會無中生有或無故消失。能量就像質量一樣，是一個純量。在國際單位制（SI）中，能量的單位是焦耳，但是在有些領域中會習慣使用其他單位如千瓦·時和千卡，這些也是功的單位。 A系統可以藉由簡單的物質轉移將能量傳輸到B系統（因為物質的質量等效於能量）。然而，如果能量不是藉由物質轉移而傳輸能量，而是由其他方法轉移能量，將會使B系統產生變化，因為A系統對B系統作了功。這功表現的效果如同於一個力沿一定的距離作用在接收能量的系統裡。舉例來說，A系統可以藉由轉移（輻射）電磁能量到B系統，而這會在吸收輻射能量的粒子上產生力。同樣的，一個系統可能藉由碰撞轉移能量，而這種情況下被碰撞的物體會在一段距離內受力並獲得運動的能量，稱為動能。熱可以藉由輻射能轉移，或者直接藉由系統間粒子的碰撞而以微觀粒子之動能的形式傳遞。 能量可以不表現為物質、動能或是電磁能的方式儲存在一個系統中。當粒子在與其有交互作用的力場中受外力移動一段距離，此粒子移動到這個場的新位置所需的能量便如此的被儲存了。當然粒子必須藉由外力才能保持在新位置上，否則其所處在的場會藉由釋放儲存能量的方式，讓粒子回到原來的狀態。這種藉由粒子在力場中改變位置而儲存的能量就稱為位能。一個簡單的例子就是在重力場中往上提升一個物體到某一高度所需要做的功就是位能。 任何形式的能量可以轉換成另一種形式。舉例來說，當物體在力場中，因力場作用而移動時，位能可以轉化成動能。當能量是屬於非熱能的形式時，它轉化成其他種類能量的效率可以很高甚至達百分之百，如沿光滑斜面下滑的物體，或者新物質粒子的產生。然而如果以熱能的形式存在，則在轉換成另一種型態時，就如同熱力學第二定律所描述的，總會有轉換效率的限制。 在所有能量轉換的過程中，總能量保持不變，原因在於總系統的能量是在各系統間做轉移，當某個系統損失能量，必定會有另一個系統得到這損失的能量，導致失去和獲得達成平衡，所以總能量不改變。這個能量守恆定律，是十九世紀初時提出，並應用於任何一個孤立系統。(其後雖有質能轉換方程式的發現，但根據該方程式，亦可以把質量視為能量的另一存在形式，所以此定律可說依舊成立)根據諾特定理，能量守恆是由於物理定律不會隨時間改變而得到的自然結果。 雖然一個系統的總能量，不會隨著時間改變，但其能量的值，可能會因為參考系而有所不同。例如一個坐在飛機裡的乘客，相對於飛機其動能為零；但是相對於地球來說，動能卻不為零。.

呼吸作用

呼吸作用，又称為细胞呼吸（Cellular respiration），是生物体细胞把有机物氧化分解並转化能量的化學过程，也稱為釋放作用。无论是否自养，细胞内完成生命活动所需的能量，都是来自呼吸作用。真核細胞中，粒線體是與呼吸作用最有關聯的胞器，呼吸作用的幾個關鍵性步驟都在其中進行。 呼吸作用是一種酶促氧化反应。雖名為氧化反應，不論有否氧气参与，都可称作呼吸作用（這是因為在化學上，有電子轉移的反應過程，皆可稱為氧化）。有氧气参与時的呼吸作用，稱之為有氧呼吸；没氧气参与的反應，則称为无氧呼吸。 呼吸作用的目的，是透過釋放食物裡之能量，以製造三磷酸腺苷，即細胞最主要的直接能量供應者。呼吸作用的氢與氧的燃燒，但兩者間最大分別是：呼吸作用透過一連串的反應步驟，一般的一次性釋放。在呼吸作用中，三大营养物质：碳水化合物、蛋白质和脂質的基本组成单位──葡萄糖、氨基酸和脂肪酸，被分解成更小的分子，透過數個步驟，将能量转移到还原性氢（化合价为0的氢）中。最後經過一連串的電子傳遞鏈，氢被氧化生成水；原本貯存在其中的能量，則转移到ATP分子上，供生命活动使用。.

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光合作用

光合作用是植物、藻類等生產者和某些細菌，利用光能把二氧化碳、水或硫化氢變成碳水化合物。可分为產氧光合作用和不產氧光合作用。 植物之所以称为食物链的生产者，是因为它们能够透过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量，其能量轉換效率約為6%。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物所贮存的能量，效率为10%左右。對大多數生物來説，這個過程是賴以生存的關鍵。而地球上的碳氧循环，光合作用是其中最重要的一环。.

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火山

火山是地表下在岩浆库中的高温岩浆及其有关的气体、碎屑从行星的地壳中喷出而形成的，具有特殊形態的地质结构。 地球上的火山发生是因为地壳被分裂成17个主要的和刚性的地壳板块，它们漂浮在地幔的一个更热和更软的层。火山可以分为死火山和活火山。在一段时间内，没有出現喷发事件的活火山叫做睡火山（休眠火山）。另外还有一种泥火山，它在科学上严格来说不属于火山，但是许多社会大众也把它看作是火山的一种类型。 火山爆发可能会造成许多危害，不仅在火山爆发附近。其中一个危险是火山灰可能对飞机构成威胁，特别是那些喷气发动机，其中灰尘颗粒可以在高温下熔化; 熔化的颗粒随后粘附到涡轮机叶片并改变它们的形状，从而中断涡轮发动机的操作。火山爆发是一种很严重的自然灾害，它常常伴有地震。大型爆发可能会影响温度，因为火山灰和硫酸液滴遮挡太阳并冷却地球的低层大气（或对流层）; 然而，它们也吸收地球辐射的热量，从而使高层大气（或平流层）变暖。 历史上，火山冬天造成了灾难性的饥荒。 虽然火山喷发会对人类造成危害，但同时它也带来一些好处。例如：可以促进宝石的形成；扩大陆地的面积（夏威夷群岛就是由火山喷发而形成的）；作为观光旅游考察景点，推动旅游业，如日本的富士山。 专门研究火山活动的学科称为火山学。.

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碳循環

碳循環是一种生物地质化学循环，指碳元素在地球上的生物圈、岩石圈、土壤圈、水圈及大氣中交換。碳的主要來源有四個，分別是大氣、陸上的生物圈（包括淡水系統及無生命的有機化合物）、海洋及沉積物。与氮循环和水循环一起，碳循环包含了一系列使地球能持续存在生命的关键过程和事件。碳循环描述了碳元素在地球上的回收和重复利用，包括碳沉淀。一个对湖泊的碳预算的测试可以检测这个湖泊是否起到了沉淀二氧化碳的作用。碳循环最早被 Joseph Priestley 和  Antoine Lavoisier 发现，被 Humphry Davy 所推广。 碳循環示意圖。黑色數字表示碳的蘊藏量，以十億噸的縮寫。約為2004年數據計。紫色數字表示碳每年的流動量。圖中的“沉積物”不包括碳酸鹽及岩乾酪根碳循环示意图。黑色数字表示碳的储存量，以十亿吨据计。紫色数字表示碳每年的流动量。图中的“沉积物”不包括碳酸盐及岩干酪根.

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碳水化合物

#重定向 糖类.

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空气

气是指地球大气层中的气体混合。它主要由78%的氮气、21%氧气、还有1%的稀有气体和杂质组成的混合物。空气的成分不是固定的，随着高度的改变、气压的改变，空气的组成比例也会改变。但是长期以来人们一直认为空气是一种单一的物质，直到后来法国科学家拉瓦锡通过实验首先得出了空气是由氧气和氮气组成的结论。19世纪末，科学家们又通过大量的实验发现，空气裡还有氦、氩、氙、氖等稀有气体。 在自然状态下空气是无味无臭的。 空气中的氧气对于所有需氧生物来说是必需。所有动物都需要呼吸氧气，植物利用空气中的二氧化碳进行光合作用，二氧化碳是近乎所有植物的唯一的碳的来源。.

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细胞

细胞（Cell）是生物体结构和功能的基本单位。它是除了病毒之外所有具有完整生命力的生物的最小单位，也经常被称为生命的积木（病毒仅由DNA/RNA组成，并由蛋白质和脂肪包裹其外）。 in Chapter 21 of fourth edition, edited by Bruce Alberts (2002) published by Garland Science.

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