Czy w każdej sekundzie gram zgniłych liści wytwarza więcej energii niż gram Słońca?

[rybi]

W sąsiednim wątku wypłynął temat energii wytwarzanej przez Słońce. Uważam, że temat jet na tyle ciekawy, że należy mu się osobny wątek! :)

 

Przykładową odpowiedź znalazłem np. tutaj. Pozwoliłem sobie tak na szybko przetłumaczyć fragment. Przysłowiowe bakterie produkujące energię w zgniłych liściach też łapią się na poniższe uzasadnienie:

 

"Energia i życie są ze sobą powiązane. Jeżeli przestaniesz oddychać nie wygenerujesz energii potrzebnej do życia i w ciągu kilku minut umrzesz. Oddychaj! Tlen z twojego oddechu jest transportowany praktycznie do każdej z 15 trylionów komórek twojego ciała, gdzie jest wykorzystywany do spalania glukozy w procesie oddychania komórkowego. Jesteś niezwykle energetycznym maszyną. Każdy gram ciebie, nawet gdy siedzisz wygodnie, generuje 10000 (dziesięć tysięcy!!!) razy więcej energii niż gram Słońca w każdej sekundzie.
   Mówiąc łagodnie brzmi to niewiarygodnie. Więc rozważmy liczby. Jasność Słońca wynosi około 4x1026watów i masa 2x1030kg. W trakcie przewidywanego życia Słońca (około 10miliardów lat), każdy gram słonecznej materii produkuje około 60 milionów kJ energii. Wytworzenie tej ilości energii nie jest procesem gwałtownym, ale powolnym i stabilnym, zapewniając jednorodne i długotrwałe tempo produkcji energii. W jakiejkolwiek chwili tylko malutka porcja z ogromnej masy Słońca jest zaangażowana w syntezę nuklearną i te reakcje zachodzą tylko w gęstym jądrze. Dlatego Słońce może się "palić" tak długo.
Jeżeli podzielisz całkowitą jasność Słońca przez jego całkowitą masę otrzymasz, że każdy gram Słońca produkuje około 0,0002 mW energii, czyli 0,0000002J energii na gram w ciągu sekundy (0,2 mJ/g/sek). Wobec tego załóżmy, że ważysz 70kg i tak jak ja zjadasz 12600kJ (około 3000 Cal) na dzień. Zakładając 30% wydajność, przetwarzamy tą energię (w ciepło lub pracę lub sadełko) średnio 2 milidżul na gram na sekundę (2 mJ/g/sek) lub około 2 mW na gram - czynnik 10000 razy więcej niż w przypadku Słońca.
Niektóre bakterie takie, jak bakterie azotowe, generują nawet 10 dżuli na gram materii na sekundę, przewyższając Słońce w działaniu o czynnik 50 milionów razy ..."
 

[jolo]

To kwestia kontekstu i skali czasowej - Słońce traktowane jest jako układ zamknięty a człowiek i bakterie nie. Bez otoczenia (powietrze, składniki pokarmowe, energia ze Słońca) bakteria z przykładu nie wytworzyłaby nic. Można się pokusić o obliczenie zapotrzebowania na składniki pokarmowe potrzebne bakterii (bakteriom) na wytworzenie mocy którą generuje Słońce w czasie kilku miliardów lat - sam jestem ciekaw ile byłoby potrzebne tej materii :)

[tranox]

Rybi- niesamowite! 8)  Dziękuję, że znalazłeś i przytoczyłeś ten fragment O:-)

[WilkFenris]

Jak zauważył jolo jest jednak kilka różnic i to nie tylko w skali ;)

 

Prawie całe życie na Ziemi jest zależne albo od energii słońca, albo od energii pochodzącej z wnętrza ziemi (kominy hydrotermalne). Gdyby odciąć te zewnętrzne źródła energii, życie na ziemi bardzo szybko zostałoby zredukowane do garstki ekstremofilów. Problem jest taki, że np. bakterie żyjące w kupie zgniłych liści nie produkują energii same z siebie. Energia ta pochodzi z martwego drzewa, które podczas wzrostu przez dziesiątki lat kumulowało w swojej strukturze energię słoneczną. To te zewnętrzne źródło energii zapewniało mu wzrost. Gdy drzewo umrze, jego skumulowana energia jest przekształcana, niejako uwalniana przez bakterie w ciągu kilku krótkich miesięcy. To ciekawe jak się o tym pomyśli. Np. za każdym razem jak palimy ognisko widzimy, jak jakiś konar drzewa jest zamieniamy na naszych oczach w ciepło i światło. Ów konar mógł rosnąć dziesiątki lat, a my uwalniamy jego energię w ciągu kilkunastu minut i może dlatego wydaje się nam, że proces ten jest bardziej energetyczny. Kiedy jednak policzymy ile energii słonecznej to drzewo zaabsorbowało, zanim jego konar urósł do rozmiaru kłody, która skwierczy nam w ognisku... Mniej więcej to samo robią bakterie, tylko nieco wolniej od płomieni ;)

[rybi]

jolo Napisano dziś, 12:51

Można się pokusić o obliczenie zapotrzebowania na składniki pokarmowe potrzebne bakterii (bakteriom) na wytworzenie mocy którą generuje Słońce w czasie kilku miliardów lat - sam jestem ciekaw ile byłoby potrzebne tej materii :)

 

:)
Na temat wydajności energetycznej kompostownika wyguglowała mi się praca pt.:
"KONCEPTUALIZACJA ZASTOSOWANIA PRYZMY KOMPOSTU JAKO NISKOTEMPERATUROWEGO ŹRÓDŁA CIEPŁA W PRODUKCJI WARZYW"  :

"...Podczas kompostowania słomy pszenicznej ilość wyprodukowanego ciepła kształtuje się na poziomie 17,6MJ?kg-1 substancji organicznej, a dla kompostu wykonanego na bazie odchodów drobiu 12,8 MJ?kg-1. W przypadku kompostowania odpadów komunalnych uzysk energii sięga wielkości 18,5 MJ?kg-1 substancji organicznej..."

 

Czyli w przybliżeniu przyjmijmy wydajność energetyczną kompostownika z odpadów komunalnych 18,5 MJ/kg.

Przyjmijmy, że w Słońcu w wyniku reakcji fuzji H->He wydziela się około  60 000 000 kJ/g = 60 000 MJ/g = 60 000 000 MJ/kg

O ile dobrze policzyłem to reakcje termojądrowe na Słońcu są 60 000 000 / 18,5 = 3,24 miliona razy bardziej wydajne niż reakcje gnilne w kompostowniku.

 

Z tego wynika, że

Słońce składające się tylko z kompostu powinno mieć masę ponad 3,24 miliona Mo, aby mieć w sobie równoważny zasób energii

- pomijam całą fizyczną realność takiego modelu Słońca :)

Ciekawe jest to porównywanie możliwości energetycznych Słońca z kompostownikiem.
Ot takie fikcyjne rozważania ... :)

[MrVinquer]

Może i Słońce ma małą moc, ale drzemie w nim wielka energia.

 

Ilość deuteru jaka jest w jednym litrze naturalnej ziemskiej wody po przeprowadzeniu fuzji w hel wyzwoliłaby tyle energii, co spalenie trzystu litrów typowej benzyny samochodowej.

 

A najlepsze, że Słońce zawiera o wiele więcej deuteru niż woda.

 

Zakładając (dla uproszczenia obliczeń), że gwiazdy typu Słońca żyją 9 mld lat i przez cały czas palą paliwo w takim samym tempie, jak teraz Słońce można łatwo obliczyć, że każdy gram Słońca w ciągu jego życia wyprodukuje 3*10¹⁰J. Ile to jest? Spalenie 1kg typowej benzyny daje 4*10⁷J energii. Aby uzyskać tyle energii, co można uzyskać z 1g Słońca potrzeba aż 1800 l typowej benzyny.

 

I pomyśleć że tak wielka energia drzemie w atomach. W jądrze typowego atomu siła, jaką oddziałuje pojedynczy nukleon na resztę jądra jest rzędu 5-50 N (SIC!). Jeszcze śmiemy to oddziaływanie nazywać oddziaływaniem słabym!!!

[Ekolog]

Może i Słońce ma małą moc, ale drzemie w nim wielka energia.

 

Dokładnie! I praktycznie to samo mamy w bombie wodorowej - to jakby dowód na powyższe - bez czekania 9 mld lat :) ;)