प्रकाश ऊर्जा का रासायनिक ऊर्जा में रूपांतरण होता है। सौर ऊर्जा को विद्युत में परिवर्तित करने का सिद्धांत. सौर ऊर्जा का व्यावहारिक उपयोग

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आज हम उन जीवों के बारे में बात करेंगे जो अपने जीवन में सौर ऊर्जा का उपयोग करते हैं। ऐसा करने के लिए, हमें बायोएनर्जी जैसे विज्ञान को छूने की जरूरत है। वह जीवित जीवों द्वारा ऊर्जा को परिवर्तित करने और जीवन की प्रक्रिया में इसका उपयोग करने के तरीकों का अध्ययन करती है। बायोएनर्जी थर्मोडायनामिक्स पर आधारित है। यह विज्ञान विभिन्न प्रकार की ऊर्जा को एक दूसरे में परिवर्तित करने की क्रियाविधियों का वर्णन करता है। जिसमें विभिन्न जीवों द्वारा सौर ऊर्जा का उपयोग और परिवर्तन शामिल है। थर्मोडायनामिक्स की मदद से हमारे आसपास होने वाली प्रक्रियाओं के ऊर्जा तंत्र का पूरी तरह से वर्णन करना संभव है। लेकिन थर्मोडायनामिक्स की मदद से किसी विशेष प्रक्रिया की प्रकृति को समझना असंभव है। इस लेख में हम जीवित जीवों द्वारा सौर ऊर्जा के उपयोग की क्रियाविधि को समझाने का प्रयास करेंगे।

हमारे ग्रह पर जीवित जीवों या अन्य वस्तुओं में ऊर्जा के परिवर्तन का वर्णन करने के लिए, हमें उन्हें थर्मोडायनामिक्स के दृष्टिकोण से विचार करना चाहिए। यानी एक ऐसी प्रणाली जो पर्यावरण और वस्तुओं के साथ ऊर्जा का आदान-प्रदान करती है। इन्हें निम्नलिखित प्रणालियों में विभाजित किया जा सकता है:

• बंद किया हुआ;
• एकाकी;
• खुला।

इस लेख में जिन जीवित जीवों की चर्चा की गई है वे खुली प्रणालियाँ हैं। वे ओएस और आसपास की वस्तुओं के साथ ऊर्जा का निरंतर आदान-प्रदान करते हैं।जल, वायु और भोजन के साथ-साथ सभी प्रकार के रासायनिक पदार्थ शरीर में प्रवेश करते हैं, जो रासायनिक संरचना में इससे भिन्न होते हैं। एक बार शरीर में, वे गहन प्रसंस्करण से गुजरते हैं। वे परिवर्तनों की एक श्रृंखला से गुजरते हैं और शरीर की रासायनिक संरचना के समान हो जाते हैं। इसके बाद ये अस्थायी तौर पर शरीर का हिस्सा बन जाते हैं।

कुछ समय बाद ये पदार्थ नष्ट हो जाते हैं और शरीर को ऊर्जा प्रदान करते हैं। उनके टूटने वाले उत्पाद शरीर से बाहर निकल जाते हैं। शरीर में इनका स्थान अन्य अणुओं से भर जाता है। इस मामले में, शरीर की संरचना की अखंडता का उल्लंघन नहीं होता है। शरीर में ऊर्जा का इस तरह आत्मसात और प्रसंस्करण शरीर के नवीकरण को सुनिश्चित करता है। ऊर्जा चयापचय सभी जीवित जीवों के अस्तित्व के लिए आवश्यक है। जब शरीर में ऊर्जा रूपांतरण की प्रक्रिया बंद हो जाती है तो वह मर जाता है।

सूर्य का प्रकाश पृथ्वी पर जैविक ऊर्जा का स्रोत है। सूर्य से परमाणु ऊर्जा दीप्तिमान ऊर्जा उत्पन्न करती है। हमारे तारे में हाइड्रोजन परमाणु प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप He परमाणुओं में परिवर्तित हो जाते हैं। प्रतिक्रिया के दौरान निकलने वाली ऊर्जा गामा विकिरण के रूप में निकलती है। प्रतिक्रिया स्वयं इस प्रकार दिखती है:

4H? He4 + 2e + hv, कहाँ

v गामा किरणों की तरंग दैर्ध्य है;

h प्लैंक स्थिरांक है।

इसके बाद, गामा विकिरण और इलेक्ट्रॉनों की परस्पर क्रिया के बाद, ऊर्जा फोटॉन के रूप में निकलती है। यह प्रकाश ऊर्जा आकाशीय पिंड द्वारा उत्सर्जित होती है।

जब सौर ऊर्जा हमारे ग्रह की सतह पर पहुंचती है, तो इसे पौधों द्वारा पकड़ लिया जाता है और परिवर्तित कर दिया जाता है। इनमें सूर्य की ऊर्जा रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, जो रासायनिक बंधों के रूप में संग्रहित होती है।ये वे बंधन हैं जो अणुओं में परमाणुओं को जोड़ते हैं। इसका एक उदाहरण पौधों में ग्लूकोज का संश्लेषण है। इस ऊर्जा रूपांतरण का पहला चरण प्रकाश संश्लेषण है। पौधे इसे क्लोरोफिल प्रदान करते हैं। यह वर्णक दीप्तिमान ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करना सुनिश्चित करता है। कार्बोहाइड्रेट का संश्लेषण H2O तथा CO2 से होता है। यह पौधों की वृद्धि और अगले चरण में ऊर्जा हस्तांतरण सुनिश्चित करता है।

ऊर्जा हस्तांतरण का अगला चरण पौधों से जानवरों या बैक्टीरिया तक होता है। इस अवस्था में पौधों में कार्बोहाइड्रेट की ऊर्जा जैविक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। यह पौधों के अणुओं के ऑक्सीकरण के दौरान होता है। प्राप्त ऊर्जा की मात्रा संश्लेषण पर खर्च की गई मात्रा से मेल खाती है। इस ऊर्जा का एक भाग ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है। परिणामस्वरूप, ऊर्जा एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट के उच्च-ऊर्जा बांड में संग्रहीत होती है। इसलिए सौर ऊर्जा, परिवर्तनों की एक श्रृंखला से गुजरते हुए, जीवित जीवों में एक अलग रूप में प्रकट होती है।

यहां अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न का उत्तर देना उचित है: "कौन सा अंग सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करता है?" ये प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में शामिल क्लोरोप्लास्ट हैं। वे इसका उपयोग अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करने के लिए करते हैं।

ऊर्जा का निरंतर प्रवाह सभी जीवित चीजों का सार है। यह कोशिकाओं और जीवों के बीच लगातार घूमता रहता है। सेलुलर स्तर पर, ऊर्जा रूपांतरण के लिए कुशल तंत्र मौजूद हैं। ऐसी 2 मुख्य संरचनाएँ हैं जहाँ ऊर्जा रूपांतरण होता है:

• क्लोरोप्लास्ट;
• माइटोकॉन्ड्रिया।

मनुष्य, ग्रह पर अन्य जीवित जीवों की तरह, खाद्य पदार्थों से अपने ऊर्जा भंडार की भरपाई करता है। इसके अलावा, उपभोग किए गए उत्पादों का हिस्सा पौधे की उत्पत्ति (सेब, आलू, खीरे, टमाटर) का है, और जानवरों का हिस्सा (मांस, मछली और अन्य समुद्री भोजन) है। जिन जानवरों को हम खाते हैं वे भी अपनी ऊर्जा पौधों से प्राप्त करते हैं। इसलिए, हमारे शरीर को प्राप्त होने वाली सारी ऊर्जा पौधों से परिवर्तित होती है। और उनके लिए यह सौर ऊर्जा के रूपांतरण का परिणाम प्रतीत होता है।

ऊर्जा उत्पादन के प्रकार के अनुसार सभी जीवों को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

• फोटोट्रॉफ़्स। सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा प्राप्त करें;
• रसायनपोषी। वे रेडॉक्स प्रतिक्रिया के दौरान ऊर्जा प्राप्त करते हैं।

अर्थात्, सौर ऊर्जा का उपयोग पौधों द्वारा किया जाता है, और जानवरों को वह ऊर्जा प्राप्त होती है जो कार्बनिक अणुओं में होती है जब वे पौधों को खाते हैं।

सजीवों में ऊर्जा का रूपांतरण किस प्रकार होता है?

जीवों द्वारा परिवर्तित ऊर्जा के 3 मुख्य प्रकार हैं:

• दीप्तिमान ऊर्जा का रूपांतरण. इस प्रकार की ऊर्जा सूर्य के प्रकाश को वहन करती है। पौधों में, दीप्तिमान ऊर्जा वर्णक क्लोरोफिल द्वारा ग्रहण की जाती है। प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप, यह रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है। बदले में, इसका उपयोग ऑक्सीजन संश्लेषण और अन्य प्रतिक्रियाओं की प्रक्रिया में किया जाता है। सूर्य के प्रकाश में गतिज ऊर्जा होती है और पौधों में यह स्थितिज ऊर्जा में बदल जाती है। परिणामी ऊर्जा भंडार पोषक तत्वों में संग्रहीत होता है।उदाहरण के लिए, कार्बोहाइड्रेट में;
• रासायनिक ऊर्जा का रूपांतरण. कार्बोहाइड्रेट और अन्य अणुओं से इसे उच्च-ऊर्जा फॉस्फेट बांड की ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। ये परिवर्तन माइटोकॉन्ड्रिया में होते हैं।
• उच्च-ऊर्जा फॉस्फेट बांड की ऊर्जा का रूपांतरण। इसका उपयोग जीवित जीव की कोशिकाओं द्वारा विभिन्न प्रकार के कार्य (यांत्रिक, विद्युत, आसमाटिक, आदि) करने के लिए किया जाता है।

इन परिवर्तनों के दौरान, ऊर्जा भंडार का कुछ हिस्सा नष्ट हो जाता है और गर्मी के रूप में नष्ट हो जाता है।

जीवों द्वारा संग्रहित ऊर्जा का उपयोग

चयापचय की प्रक्रिया में, शरीर को एक ऊर्जा आरक्षित प्राप्त होती है जो जैविक कार्य करने पर खर्च होती है। यह हल्का, यांत्रिक, विद्युत, रासायनिक कार्य हो सकता है। और शरीर अपनी ऊर्जा का एक बहुत बड़ा हिस्सा गर्मी के रूप में खर्च करता है।

शरीर में ऊर्जा के मुख्य प्रकारों का संक्षेप में नीचे वर्णन किया गया है:

• यांत्रिक. मैक्रोबॉडीज़ की गति के साथ-साथ उनके आंदोलन के यांत्रिक कार्य को भी चित्रित करता है। इसे गतिक और विभव में विभाजित किया जा सकता है। पहला मैक्रोबॉडीज़ की गति की गति से निर्धारित होता है, और दूसरा एक दूसरे के संबंध में उनके स्थान से निर्धारित होता है;
• रसायन. एक अणु में परमाणुओं की परस्पर क्रिया द्वारा निर्धारित होता है। यह इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा है जो अणुओं और परमाणुओं की कक्षाओं में घूमती है;
• बिजली. यह आवेशित कणों की परस्पर क्रिया है जो उन्हें विद्युत क्षेत्र में गति करने का कारण बनती है;
• आसमाटिक। पदार्थ के अणुओं की सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध गति करते समय उपभोग किया जाता है;
• नियामक ऊर्जा.
• थर्मल. परमाणुओं और अणुओं की अराजक गति से निर्धारित होता है। इस गति की मुख्य विशेषता तापमान है। इस प्रकार की ऊर्जा का अवमूल्यन ऊपर सूचीबद्ध सभी में से सबसे अधिक है।

किसी परमाणु के तापमान और गतिज ऊर्जा के बीच संबंध को निम्नलिखित सूत्र द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

ई एच = 3/2आरटी, जहां

r बोल्ट्ज़मान स्थिरांक (1.380*10 -16 erg/deg) है।

पोषक तत्वों से ऊर्जा कैसे निकलती है?

पोषक तत्वों से ऊर्जा निकालने की प्रक्रिया में 3 पारंपरिक चरण हैं;

• तैयारी। खाद्य कोशिकाओं में बायोपॉलिमर को मोनोमर्स में परिवर्तित करने के लिए यह चरण आवश्यक है। यह रूप ऊर्जा निकालने के लिए सर्वोत्तम है। यह प्रक्रिया (हाइड्रोलिसिस) आंतों में या आंतरिक रूप से होती है। हाइड्रोलिसिस लाइसोसोम और साइटोप्लाज्मिक एंजाइमों की भागीदारी से होता है। इस चरण का ऊर्जा मान शून्य है। इस स्तर पर, सब्सट्रेट्स के ऊर्जा मूल्य का 1 प्रतिशत जारी होता है, और यह सब गर्मी के रूप में नष्ट हो जाता है;
• दूसरे चरण में, मोनोमर्स आंशिक रूप से विघटित होकर मध्यवर्ती उत्पाद बनाते हैं। क्रेब्स चक्र एसिड और एसिटाइल-सीओए बनते हैं। इस स्तर पर प्रारंभिक सबस्ट्रेट्स की संख्या कम होकर तीन हो जाती है और सबस्ट्रेट्स के ऊर्जा भंडार का 20 प्रतिशत तक मुक्त हो जाता है। यह प्रक्रिया अवायवीय रूप से होती है, अर्थात ऑक्सीजन तक पहुंच के बिना। ऊर्जा आंशिक रूप से एटीपी के फॉस्फेट बांड में संग्रहीत होती है, और शेष गर्मी के रूप में खपत होती है। मोनोमर्स का टूटना हाइलोप्लाज्म में होता है, और शेष प्रक्रियाएं माइटोकॉन्ड्रिया में होती हैं;
• अंतिम चरण में, मोनोमर्स ऑक्सीजन से जुड़ी प्रतिक्रिया में एच 2 ओ और सीओ 2 में विघटित हो जाते हैं। जैविक ऑक्सीकरण ऊर्जा भंडार की पूर्ण रिहाई के साथ होता है। पिछले चरण में मौजूद 3 तीन मेटाबोलाइट्स में से केवल एच 2 ही बचा है। यह श्वसन श्रृंखला में एक सार्वभौमिक ईंधन है। इस स्तर पर, शेष 80 प्रतिशत ऊर्जा भंडार जारी हो जाता है। कुछ ऊर्जा ऊष्मा के रूप में बाहर आती है, और शेष फॉस्फेट बांड में संग्रहीत होती है। इस स्तर पर सभी प्रतिक्रियाएँ माइटोकॉन्ड्रिया में होती हैं।

जीवित कोशिकाओं में ऊर्जा का विमोचन धीरे-धीरे होता है।उत्सर्जन के सभी चरणों में, यह पदार्थ की कोशिकाओं के लिए सुविधाजनक रासायनिक रूप में जमा हो सकता है। एक कोशिका की ऊर्जा संरचना में 3 अलग-अलग कार्यात्मक ब्लॉक शामिल होते हैं जिनमें विभिन्न प्रक्रियाएं होती हैं:

• I-प्रक्रियाएँ (ऑक्सीकरण सब्सट्रेट का निर्माण, जो कोशिकाओं में ऑक्सीडेटिव एंजाइम के अनुरूप होता है);
• ब्लॉक एस-एच 2 (ऑक्सीकरण सब्सट्रेट);
• हाइड्रोजन उत्पादन प्रक्रियाएँ। आउटपुट KH 2 (कोएंजाइम के साथ हाइड्रोजन) है।

ये जटिल बहु-चरणीय प्रक्रियाएँ पौधों और जीवित जीवों में सौर ऊर्जा के परिवर्तन के दौरान होती हैं।
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कक्षा 10-11 के लिए पाठ्यपुस्तक

अध्याय III. कोशिकाओं को ऊर्जा प्रदान करना

कोई भी जीवित जीव, एक व्यक्तिगत कोशिका की तरह, एक खुली प्रणाली है, यानी, पर्यावरण के साथ पदार्थ और ऊर्जा का आदान-प्रदान करता है। शरीर में होने वाली एंजाइमेटिक चयापचय प्रतिक्रियाओं के पूरे सेट को चयापचय कहा जाता है (ग्रीक "मेटाबोल" से - परिवर्तन)। चयापचय में आत्मसात की परस्पर जुड़ी प्रतिक्रियाएं शामिल हैं - उच्च-आणविक यौगिकों (प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, पॉलीसेकेराइड, लिपिड) का संश्लेषण और विघटन - ऊर्जा के रूपांतरण के साथ होने वाले कार्बनिक पदार्थों का टूटना और ऑक्सीकरण। आत्मसात्करण, जिसे प्लास्टिक विनिमय भी कहा जाता है, असम्मिलन (ऊर्जा विनिमय) के परिणामस्वरूप जारी ऊर्जा के बिना असंभव है। बदले में, प्लास्टिक चयापचय के परिणामस्वरूप बनने वाले एंजाइमों के बिना विघटन नहीं होता है।

जीवन गतिविधि की किसी भी अभिव्यक्ति (पानी और उसमें घुले अकार्बनिक यौगिकों का अवशोषण, कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण, पॉलिमर का मोनोमर्स में विभाजन, गर्मी उत्पादन, गति, आदि) के लिए ऊर्जा के व्यय की आवश्यकता होती है।

हमारे ग्रह पर रहने वाले सभी जीवित प्राणियों के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा है। हालाँकि, इसका उपयोग सीधे तौर पर केवल हरे पौधों, एककोशिकीय शैवाल, हरे और बैंगनी बैक्टीरिया की कोशिकाओं द्वारा किया जाता है। ये कोशिकाएँ, सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करके, कार्बनिक पदार्थों - कार्बोहाइड्रेट, वसा, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड को संश्लेषित करने में सक्षम हैं। प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करने पर होने वाला जैवसंश्लेषण प्रकाश संश्लेषण कहलाता है। प्रकाश संश्लेषण में सक्षम जीवों को फोटोऑटोट्रॉफ़िक कहा जाता है।

प्रकाश संश्लेषण के लिए प्रारंभिक सामग्री पृथ्वी के वायुमंडल से पानी, कार्बन डाइऑक्साइड, साथ ही जल निकायों और मिट्टी से नाइट्रोजन, फास्फोरस और सल्फर के अकार्बनिक लवण हैं। नाइट्रोजन का स्रोत वायुमंडलीय नाइट्रोजन (एन 2) के अणु भी हैं, जो मिट्टी में रहने वाले बैक्टीरिया और मुख्य रूप से फलीदार पौधों की जड़ की गांठों में अवशोषित होते हैं। इस मामले में, नाइट्रोजन गैस अमोनिया अणु - एनएच 3 का हिस्सा बन जाती है, जिसका उपयोग बाद में अमीनो एसिड, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड और अन्य नाइट्रोजन युक्त यौगिकों के संश्लेषण के लिए किया जाता है। नोड्यूल बैक्टीरिया और फलीदार पौधों को एक दूसरे की आवश्यकता होती है। विभिन्न प्रकार के जीवों के संयुक्त पारस्परिक लाभकारी अस्तित्व को सहजीवन कहा जाता है।

फोटो-ऑटोट्रॉफ़ के अलावा, कुछ बैक्टीरिया (हाइड्रोजन बैक्टीरिया, नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया, सल्फर बैक्टीरिया, आदि) भी अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करने में सक्षम हैं। वे अकार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण के दौरान निकलने वाली ऊर्जा के कारण यह संश्लेषण करते हैं। इन्हें कीमोआटोट्रॉफ़्स कहा जाता है। रसायन संश्लेषण की प्रक्रिया की खोज 1887 में रूसी सूक्ष्म जीवविज्ञानी एस.एन. विनोग्रैडस्की ने की थी।

हमारे ग्रह पर सभी जीवित प्राणी जो अकार्बनिक यौगिकों से कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करने में असमर्थ हैं, हेटरोट्रॉफ़ कहलाते हैं। सभी जानवर और मनुष्य पौधों द्वारा संग्रहित सूर्य की ऊर्जा पर जीवित रहते हैं, जो नव संश्लेषित कार्बनिक यौगिकों के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रकाश संश्लेषक और रसायन संश्लेषक दोनों जीव कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण के माध्यम से ऊर्जा प्राप्त करने में भी सक्षम हैं। हालाँकि, हेटरोट्रॉफ़ इन पदार्थों को बाहर से तैयार रूप में प्राप्त करते हैं, जबकि ऑटोट्रॉफ़ उन्हें अकार्बनिक यौगिकों से संश्लेषित करते हैं।

प्रकाश संश्लेषक कोशिकाएँ वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करती हैं और उसमें ऑक्सीजन छोड़ती हैं। हमारे ग्रह पर प्रकाश संश्लेषक कोशिकाओं के प्रकट होने से पहले, पृथ्वी का वायुमंडल ऑक्सीजन से वंचित था। प्रकाश संश्लेषक जीवों के आगमन के साथ, वायुमंडल के धीरे-धीरे ऑक्सीजन से भरने से एक नए प्रकार के ऊर्जा उपकरण वाली कोशिकाओं का उदय हुआ। ये कोशिकाएं थीं जो ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में वायुमंडलीय ऑक्सीजन की भागीदारी के साथ तैयार कार्बनिक यौगिकों, मुख्य रूप से कार्बोहाइड्रेट और वसा के ऑक्सीकरण के माध्यम से ऊर्जा उत्पन्न करती थीं। जब कार्बनिक यौगिकों का ऑक्सीकरण होता है, तो ऊर्जा निकलती है।

ऑक्सीजन के साथ वातावरण की संतृप्ति के परिणामस्वरूप, एरोबिक कोशिकाएं उभरीं जो ऊर्जा उत्पादन के लिए ऑक्सीजन का उपयोग करने में सक्षम थीं।

§ 11. प्रकाश संश्लेषण. प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक बंधन ऊर्जा में परिवर्तित करना

सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करने में सक्षम पहली कोशिकाएँ लगभग 4 अरब वर्ष पहले आर्कियन युग के दौरान पृथ्वी पर दिखाई दीं। ये साइनोबैक्टीरिया थे (ग्रीक "साइनोस" से - नीला)। उनके जीवाश्म अवशेष पृथ्वी के इतिहास में इसी काल की शेल परतों में पाए गए हैं। पृथ्वी के वायुमंडल को ऑक्सीजन से संतृप्त होने और एरोबिक कोशिकाओं के उद्भव में 1.5 अरब वर्ष और लग गए।

यह स्पष्ट है कि हमारे ग्रह पर जीवन के विकास और रखरखाव में पौधों और अन्य प्रकाश संश्लेषक जीवों की भूमिका बेहद महान है: वे सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को कार्बनिक यौगिकों के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं, जिसका उपयोग अन्य सभी जीवित प्राणियों द्वारा किया जाता है। प्राणी; वे पृथ्वी के वायुमंडल को ऑक्सीजन से संतृप्त करते हैं, जो कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीकरण करने का काम करता है और इस तरह एरोबिक कोशिकाओं द्वारा उनमें संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा को निकालता है; अंत में, नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया के साथ सहजीवन में कुछ प्रकार के पौधे वायुमंडलीय नाइट्रोजन गैस को अमोनिया, उसके लवण और कार्बनिक नाइट्रोजन युक्त यौगिकों के अणुओं की संरचना में पेश करते हैं।

ग्रहों के जीवन में हरे पौधों की भूमिका को कम करके आंकना कठिन है। पृथ्वी के हरित आवरण का संरक्षण और विस्तार हमारे ग्रह पर रहने वाली सभी जीवित चीजों के लिए महत्वपूर्ण है।

जैविक "संचायक" में प्रकाश ऊर्जा का भंडारण।सूर्य के प्रकाश की धारा विभिन्न लंबाई की प्रकाश तरंगें ले जाती है। पौधे स्पेक्ट्रम के लाल और नीले भागों में प्रकाश तरंगों को अवशोषित करने के लिए प्रकाश "एंटीना" (मुख्य रूप से क्लोरोफिल अणु) का उपयोग करते हैं। क्लोरोफिल स्पेक्ट्रम के हरे भाग में प्रकाश तरंगों को बिना अवरुद्ध किए गुजरने की अनुमति देता है, यही कारण है कि पौधों का रंग हरा होता है।

प्रकाश ऊर्जा की सहायता से, क्लोरोफिल अणु में एक इलेक्ट्रॉन को उच्च ऊर्जा स्तर पर स्थानांतरित किया जाता है। इसके बाद, यह उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन, चरणों की तरह, ऊर्जा खोते हुए, इलेक्ट्रॉन वाहकों की श्रृंखला के साथ कूदता है। इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा एक प्रकार की जैविक "बैटरी" को "चार्ज" करने में खर्च होती है। उनकी संरचना की रासायनिक विशेषताओं पर ध्यान दिए बिना, मान लें कि उनमें से एक एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड है, जिसे एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (संक्षिप्त रूप में एटीपी) भी कहा जाता है। जैसा कि पहले ही § 6 में बताया गया है, एटीपी में तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष आपस में जुड़े हुए होते हैं, जो एडेनोसिन से जुड़े होते हैं। योजनाबद्ध रूप से, एटीपी को सूत्र द्वारा वर्णित किया जा सकता है: एडेनोसिन-पी-पी~पी, जहां पी एक फॉस्फोरिक एसिड अवशेष है। दूसरे और तीसरे टर्मिनल फॉस्फेट के बीच रासायनिक बंधन उस ऊर्जा को संग्रहीत करता है जो इलेक्ट्रॉन छोड़ता है (यह विशेष रासायनिक बंधन एक लहरदार रेखा द्वारा दर्शाया गया है)। यह इस तथ्य के परिणामस्वरूप होता है कि जब एक इलेक्ट्रॉन अपनी ऊर्जा को एडेनोसिन डिफॉस्फेट (एडेनोसिन-पी-पी, एडीपी) में स्थानांतरित करता है, तो एक और फॉस्फेट जोड़ा जाता है: एडीपी + पी + ई → एटीपी, जहां ई इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा है, जो है एटीपी में संग्रहीत. जब एटीपी एंजाइम एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपीस) द्वारा टूट जाता है, तो टर्मिनल फॉस्फेट अलग हो जाता है और ऊर्जा निकलती है:

पौधे की कोशिका में, एटीपी ऊर्जा का उपयोग पानी और नमक के परिवहन, कोशिका विभाजन, विकास और गति के लिए किया जाता है (याद रखें कि सूरजमुखी का सिर सूर्य के बाद कैसे मुड़ता है)।

एटीपी ऊर्जा पौधों में ग्लूकोज, स्टार्च, सेल्युलोज और अन्य कार्बनिक यौगिकों के अणुओं के संश्लेषण के लिए आवश्यक है। हालाँकि, पौधों में कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए, एक अन्य जैविक "बैटरी" की आवश्यकता होती है जो प्रकाश ऊर्जा को संग्रहीत करती है। इस बैटरी का एक अप्राप्य लंबा नाम है: निकोटीन एमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट (संक्षिप्त रूप में एनएडीपी, उच्चारित "नाड-ईफ़")। यह यौगिक कम, उच्च-ऊर्जा रूप में मौजूद है: एनएडीपी-एच (उच्चारण नाद-एह-राख)।

इस यौगिक का ऑक्सीकृत रूप जो ऊर्जा खो चुका है वह NADP+ (उच्चारण nad-ef-plus) है। एक हाइड्रोजन परमाणु और एक इलेक्ट्रॉन को खोकर, NADP-H NADP + में बदल जाता है और कार्बन डाइऑक्साइड (पानी के अणुओं की भागीदारी के साथ) को ग्लूकोज C 6 H 12 0 6 में बदल देता है; लुप्त प्रोटॉन (H+) जलीय वातावरण से लिए गए हैं। सरलीकृत रूप में, इस प्रक्रिया को रासायनिक समीकरण के रूप में लिखा जा सकता है:

हालाँकि, जब कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को मिलाया जाता है, तो ग्लूकोज नहीं बनता है। इसके लिए न केवल एनएडीपी-एच की कम करने की शक्ति की आवश्यकता होती है, बल्कि एटीपी की ऊर्जा और एक यौगिक जो सीओ 2 को बांधता है, जिसका उपयोग ग्लूकोज संश्लेषण के मध्यवर्ती चरणों में किया जाता है, साथ ही इस प्रक्रिया के लिए कई एंजाइम - जैविक उत्प्रेरक की भी आवश्यकता होती है। .

जल का फोटोलिसिस.प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन कैसे उत्पन्न होती है? तथ्य यह है कि प्रकाश ऊर्जा पानी के अणुओं को विभाजित करने - फोटोलिसिस पर भी खर्च की जाती है। इस स्थिति में, प्रोटॉन (H+), इलेक्ट्रॉन (O और मुक्त ऑक्सीजन) बनते हैं:

फोटोलिसिस के दौरान उत्पन्न इलेक्ट्रॉन क्लोरोफिल द्वारा अपने नुकसान की भरपाई करते हैं (जैसा कि वे कहते हैं, वे क्लोरोफिल में दिखाई देने वाले "छेद" को भरते हैं)। कुछ इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन की भागीदारी के साथ, NADP + को NADP-H तक कम कर देते हैं। ऑक्सीजन इस प्रतिक्रिया का उप-उत्पाद है (चित्र 19)। जैसा कि ग्लूकोज संश्लेषण के समग्र समीकरण से देखा जा सकता है, ऑक्सीजन निकलती है।

जब पौधे सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा का उपयोग करते हैं, तो उन्हें ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है। हालाँकि, सूर्य के प्रकाश की अनुपस्थिति में, पौधे एरोब बन जाते हैं। रात के अंधेरे में, वे ऑक्सीजन का उपभोग करते हैं और जानवरों के समान, दिन के दौरान संग्रहीत ग्लूकोज, फ्रुक्टोज, स्टार्च और अन्य यौगिकों का ऑक्सीकरण करते हैं।

प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश और अंधेरे चरण।प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान, प्रकाश और अंधेरे चरण होते हैं। जब पौधों को रोशन किया जाता है, तो प्रकाश ऊर्जा एटीपी और एनएडीपी-एच के रासायनिक बंधनों से ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इन यौगिकों की ऊर्जा आसानी से जारी की जाती है और पौधे कोशिका के अंदर विभिन्न प्रयोजनों के लिए उपयोग की जाती है, मुख्य रूप से ग्लूकोज और अन्य कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए। इसलिए, प्रकाश संश्लेषण के इस प्रारंभिक चरण को प्रकाश चरण कहा जाता है। सूर्य के प्रकाश या कृत्रिम प्रकाश के बिना, जिसके स्पेक्ट्रम में लाल और नीली किरणें होती हैं, पादप कोशिका में एटीपी और एनएडीपी-एच का संश्लेषण नहीं होता है। हालाँकि, जब एटीपी और एनएडीपी-एच अणु पहले से ही पादप कोशिका में जमा हो चुके होते हैं, तो ग्लूकोज संश्लेषण प्रकाश की भागीदारी के बिना, अंधेरे में हो सकता है। इन जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए प्रकाश की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि उन्हें पहले से ही जैविक "संचायक" में संग्रहीत प्रकाश ऊर्जा प्रदान की जाती है। प्रकाश संश्लेषण की इस अवस्था को गति चरण कहा जाता है।

चावल। 19. प्रकाश संश्लेषण योजना

सभी प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रियाएं क्लोरोप्लास्ट में होती हैं - पौधे कोशिका के साइटोप्लाज्म में स्थित मोटी अंडाकार या गोल संरचनाएं (क्लोरोप्लास्ट पर पहले से ही § 9 में संक्षेप में चर्चा की गई थी)। प्रत्येक कोशिका में 40-50 क्लोरोप्लास्ट होते हैं। क्लोरोप्लास्ट बाहर की ओर एक दोहरी झिल्ली से घिरे होते हैं, और उनके अंदर पतली चपटी थैली - थायलाकोइड्स स्थित होती हैं, जो झिल्लियों से भी घिरी होती हैं। थायलाकोइड्स में क्लोरोफिल, इलेक्ट्रॉन वाहक और प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में शामिल सभी एंजाइम, साथ ही एडीपी, एटीपी, एनएडीपी + और एनएडीपी-एच शामिल हैं। दर्जनों थायलाकोइड्स को ग्रैना नामक ढेर में घनी तरह से पैक किया जाता है। ग्रेना के बीच आंतरिक स्थान में - क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में - प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के उत्पादों की ऊर्जा का उपयोग करके सीओ 2 को ग्लूकोज में बदलने में शामिल एंजाइम होते हैं - एटीपी और एनएडीपी-एच। नतीजतन, प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण की प्रतिक्रियाएं स्ट्रोमा में होती हैं, जो प्रकाश चरण से निकटता से संबंधित होती हैं, जो थायलाकोइड्स में प्रकट होती हैं। प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश और अंधेरे चरणों को चित्र 19 में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है।

क्लोरोप्लास्ट का अपना आनुवंशिक उपकरण होता है - डीएनए अणु और कोशिकाओं के अंदर स्वायत्त रूप से प्रजनन करते हैं। ऐसा माना जाता है कि 1.5 अरब वर्ष से भी अधिक पहले वे स्वतंत्र सूक्ष्मजीव थे जो पौधों की कोशिकाओं के सहजीवन बन गए।

1. स्पष्ट करें कि हम क्यों कहते हैं कि पृथ्वी पर जीवन के लिए ऊर्जा प्रारंभ में सूर्य द्वारा आपूर्ति की जाती है।
2. बताएं कि प्रकाश संश्लेषण में कार्बन डाइऑक्साइड और पानी का उपयोग क्यों होता है, और प्रकाश संश्लेषण के उपोत्पाद, ऑक्सीजन का स्रोत क्या है।
3. विश्व की जनसंख्या के लिए प्रकाश संश्लेषण और खाद्य आपूर्ति की समस्याएँ किस प्रकार संबंधित हैं?
4. ऐसा क्यों है कि प्रकाश संश्लेषण के दौरान, एक पत्ती पर पड़ने वाली सूर्य की रोशनी की ऊर्जा केवल 1% की दक्षता के साथ कार्बनिक यौगिकों में संग्रहीत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है? शेष ऊर्जा का भाग्य क्या है?
5. तालिका भरें.

बिजली पैदा करने की यह विधि पर आधारित है सूरज की रोशनी, पाठ्यपुस्तकों में नाम दिया गया है - फोटॉन। हमारे लिए, यह दिलचस्प है क्योंकि, गतिशील वायु प्रवाह की तरह, प्रकाश प्रवाह में भी ऊर्जा होती है! सूर्य से एक खगोलीय इकाई (149,597,870.66 किमी) की दूरी पर, जहाँ हमारी पृथ्वी स्थित है, सौर विकिरण प्रवाह घनत्व 1360 W/m2 है। और पृथ्वी के वायुमंडल से गुज़रने पर, परावर्तन और अवशोषण के कारण प्रवाह अपनी तीव्रता खो देता है, और पृथ्वी की सतह पर यह पहले से ही ~ 1000 W/m2 है। यहीं से हमारा काम शुरू होता है: प्रकाश प्रवाह की ऊर्जा का उपयोग करना और इसे रोजमर्रा की जिंदगी में आवश्यक ऊर्जा - विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करना।

इस परिवर्तन का रहस्य बेवल वाले कोनों वाले एक छोटे छद्म वर्ग पर होता है, जिसे 125 मिमी के व्यास के साथ एक सिलिकॉन सिलेंडर (छवि 2) से काटा जाता है, और इसका नाम है। कैसे?

इस प्रश्न का उत्तर भौतिकविदों को मिला जिन्होंने फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव जैसी घटना की खोज की। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रकाश के प्रभाव में किसी पदार्थ के परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों के निकलने की घटना है।

1900 में जर्मन भौतिक विज्ञानी मैक्स प्लैंक ने एक परिकल्पना प्रस्तावित की: प्रकाश अलग-अलग हिस्सों में उत्सर्जित और अवशोषित होता है - क्वांटा(या फोटॉन)। प्रत्येक फोटॉन की ऊर्जा सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है: ई =एच∙ ν (नग्न राख) कहाँ एच- प्लैंक स्थिरांक 6.626 × 10 -34 J∙s के बराबर, ν -फोटॉन आवृत्ति. प्लैंक की परिकल्पना ने फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की घटना की व्याख्या की, जिसे 1887 में जर्मन वैज्ञानिक हेनरिक हर्ट्ज़ द्वारा खोजा गया था और रूसी वैज्ञानिक अलेक्जेंडर ग्रिगोरिएविच स्टोलेटोव द्वारा प्रयोगात्मक रूप से अध्ययन किया गया था, जिन्होंने प्राप्त परिणामों को सारांशित करके निम्नलिखित स्थापित किया था। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के तीन नियम:

1. प्रकाश की निरंतर वर्णक्रमीय संरचना के साथ, संतृप्ति धारा की ताकत कैथोड पर आपतित प्रकाश प्रवाह के सीधे आनुपातिक होती है।
2. प्रकाश द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की प्रारंभिक गतिज ऊर्जा प्रकाश की बढ़ती आवृत्ति के साथ रैखिक रूप से बढ़ती है और इसकी तीव्रता पर निर्भर नहीं करती है।
3. यदि प्रकाश की आवृत्ति प्रत्येक पदार्थ की एक निश्चित मान विशेषता, जिसे लाल सीमा कहा जाता है, से कम है तो फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव उत्पन्न नहीं होता है।

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का सिद्धांत, जो एफईपी में राज करने वाले रहस्य को स्पष्ट करता है, 1905 में जर्मन वैज्ञानिक अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा विकसित किया गया था, जिसमें कानूनों की व्याख्या की गई थी। प्रकाश के क्वांटम सिद्धांत का उपयोग करके फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव। ऊर्जा के संरक्षण और परिवर्तन के नियम के आधार पर, आइंस्टीन ने फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के दौरान ऊर्जा संतुलन के लिए समीकरण लिखा:

कहाँ: एच∙ ν -फोटॉन ऊर्जा, ए- कार्य फलन - किसी पदार्थ के परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन छोड़ने के लिए किया जाने वाला न्यूनतम कार्य। इस प्रकार, यह पता चलता है कि प्रकाश का एक कण - एक फोटॉन - एक इलेक्ट्रॉन द्वारा अवशोषित होता है, जो अतिरिक्त गतिज ऊर्जा प्राप्त करता है ½m∙वी 2 और परमाणु को छोड़ने का कार्य करता है, जिससे उसे स्वतंत्र रूप से घूमने का अवसर मिलता है। और विद्युत आवेशों की निर्देशित गति विद्युत धारा है, या, अधिक सही ढंग से कहें तो, इलेक्ट्रोमोटिव बल - ई.एम.एफ. - पदार्थ में उत्पन्न होती है।

आइंस्टीन को 1921 में फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के समीकरण के लिए नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

अतीत से वर्तमान समय में लौटते हुए, हम देखते हैं कि सौर बैटरी का "हृदय" एक एफईपी (सेमीकंडक्टर फोटोकेल) है, जिसमें प्रकृति का एक अद्भुत चमत्कार साकार होता है - वाल्व फोटोइफेक्ट (वीपीई)। इसमें प्रकाश के प्रभाव में पी-एन जंक्शन में एक इलेक्ट्रोमोटिव बल की उपस्थिति शामिल है। वीएफई, या अवरोध परत में फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव, - एक घटना जिसमें इलेक्ट्रॉन शरीर को छोड़ देते हैं, इंटरफ़ेस से गुजरते हुए दूसरे ठोस शरीर (अर्धचालक) में चले जाते हैं।

अर्धचालक- ये ऐसी सामग्रियां हैं, जो अपनी विशिष्ट चालकता के संदर्भ में, कंडक्टर और डाइलेक्ट्रिक्स के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा कर लेती हैं और अशुद्धियों, तापमान और विभिन्न प्रकार के विकिरण की एकाग्रता पर विशिष्ट चालकता की मजबूत निर्भरता में कंडक्टर से भिन्न होती हैं। अर्धचालक वे पदार्थ होते हैं जिनका बैंड गैप कई इलेक्ट्रॉन वोल्ट [eV] के क्रम पर होता है। बैंड गैप अर्धचालक क्रिस्टल में चालन बैंड के निचले स्तर और अर्धचालक के वैलेंस बैंड के ऊपरी स्तर के बीच इलेक्ट्रॉन ऊर्जा में अंतर है।

अर्धचालकों में कई रासायनिक तत्व शामिल होते हैं: जर्मेनियम, सिलिकॉन, सेलेनियम, टेल्यूरियम, आर्सेनिक और अन्य, बड़ी संख्या में मिश्र धातु और रासायनिक यौगिक (गैलियम आर्सेनाइड, आदि) प्रकृति में सबसे आम अर्धचालक है सिलिकॉन, पृथ्वी की पपड़ी का लगभग 30% भाग बनाते हैं।

प्रकृति में व्यापक रूप से पाए जाने, हल्केपन और सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए 1.12 ईवी के उपयुक्त बैंड गैप के कारण सिलिकॉन का एक सामग्री बनना तय था। आज, वाणिज्यिक स्थलीय प्रणालियों के लिए बाजार में क्रिस्टलीय सिलिकॉन (वैश्विक बाजार का लगभग 90%) और पतली-फिल्म सौर सेल (बाजार का लगभग 10%) सबसे प्रमुख हैं।

क्रिस्टलीय सिलिकॉन फोटोवोल्टिक कन्वर्टर्स (पीवीसी) के डिजाइन में मुख्य तत्व पी-एन जंक्शन है। सरलीकृत रूप में, एक सौर सेल को "सैंडविच" के रूप में दर्शाया जा सकता है: इसमें पी-एन जंक्शन बनाने के लिए डोप की गई सिलिकॉन की परतें होती हैं।

पीएन जंक्शन के मुख्य गुणों में से एक इसकी वर्तमान वाहकों के लिए ऊर्जा अवरोधक बनने की क्षमता है, यानी उन्हें केवल एक दिशा में गुजरने की अनुमति देना है। इसी प्रभाव पर सौर सेलों में विद्युत धारा का उत्पादन आधारित है। तत्व की सतह पर विकिरण की घटना अर्धचालक की मात्रा में विभिन्न संकेतों के साथ चार्ज वाहक उत्पन्न करती है - इलेक्ट्रॉन (एन) और छेद (पी)। इसके गुणों के लिए धन्यवाद, पीएन जंक्शन उन्हें "अलग" करता है, जिससे प्रत्येक प्रकार को केवल अपने "अपने" आधे हिस्से से गुजरने की इजाजत मिलती है, और तत्व की मात्रा में अराजक रूप से चलने वाले चार्ज वाहक बाधा के विपरीत किनारों पर समाप्त होते हैं, जिसके बाद वे सौर सेल से जुड़े एक बंद सर्किट में लोड और विद्युत प्रवाह में वोल्टेज बनाने के लिए बाहरी सर्किट में स्थानांतरित किया जा सकता है।

यह एक व्यापक रूप से ज्ञात तथ्य है कि सूर्य एक खगोलीय पिंड (तारा) है, और सौर ऊर्जा मूलतः इसकी महत्वपूर्ण गतिविधि का परिणाम है। इस पर होने वाली प्रक्रियाओं से भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है, जो इसे अविश्वसनीय गति से हमारे ग्रह की ओर फेंकती है। सौर ऊर्जा का दोहनलोगों के साथ जानबूझकर और अनजाने दोनों तरह से होता है। सूर्य की किरणों में स्नान करते हुए, हम इस तथ्य के बारे में नहीं सोचते हैं कि इस तारे की ऊर्जा हमारे शरीर में कई महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को ट्रिगर करती है (उदाहरण के लिए, हमारी त्वचा में विटामिन डी का उत्पादन होता है); इसके लिए धन्यवाद, पौधों में प्रकाश संश्लेषण होता है; प्रकृति में जल चक्र भी "उसका काम" है। हम इसे मान लेते हैं। लेकिन यह हमारे जीवन में सौर ऊर्जा की भूमिका का केवल एक हिस्सा है।

सौर ऊर्जा का व्यावहारिक उपयोग

सभी के लिए सबसे सरल और सबसे परिचित सौर ऊर्जा उपयोग के प्रकार- आधुनिक कैलकुलेटर (बहुत कॉम्पैक्ट सौर पैनलों पर) और घरेलू जरूरतों के लिए (सूखे फल, देश में एक आउटडोर शॉवर के टैंक में पानी गर्म करना) में इसका उपयोग। सूरज की गर्मी से गर्म हवा की गति वेंटिलेशन सिस्टम और चिमनी के संचालन को सुनिश्चित करती है। समुद्री जल को अलवणीकृत करने के लिए सूर्य की किरणों का उपयोग बाष्पीकरणकर्ता के रूप में किया जाता है। उपग्रहों के दीर्घकालिक संचालन के साथ-साथ बाहरी अंतरिक्ष का अध्ययन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरणों के लिए सूर्य ऊर्जा के मुख्य स्रोतों में से एक है। विद्युत ऊर्जा से चलने वाली कारें तेजी से हमारे जीवन में शामिल हो रही हैं।

सौर ऊर्जा प्राप्त करना और परिवर्तित करना

सौर ऊर्जा हमारे ग्रह पर तीन प्रकार की विकिरण तरंगों के रूप में आती है: पराबैंगनी, प्रकाश और अवरक्त।

सौर ऊर्जा का उपयोगमुख्य रूप से गर्मी या बिजली पैदा करने के उद्देश्य से। यह अवरक्त तरंगें हैं जो वैज्ञानिकों द्वारा विकसित एक विशेष सतह पर गिरती हैं जो हमारी आवश्यकता के अनुसार बदल जाती हैं।

इस प्रकार, गर्मी निकालने के लिए, एक कलेक्टर का उपयोग किया जाता है जो अवरक्त तरंगों को अवशोषित करता है, एक भंडारण उपकरण जो इसे जमा करता है, और एक हीट एक्सचेंजर जिसमें हीटिंग होता है।

विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करते समय विशेष फोटोकल्स का उपयोग किया जाता है। वे प्रकाश किरणों को अवशोषित करते हैं, और संबंधित प्रतिष्ठान इन किरणों को बिजली में परिवर्तित करते हैं।

सौर ऊर्जा का उपयोग करने के तरीकेइसके प्रसंस्करण के लिए बिजली संयंत्र के प्रकार के आधार पर विभाजित किया जा सकता है। उनमें से कुल छह हैं।

पहले तीन:टॉवर (अंदर पानी और चारों ओर दर्पण के साथ एक काले टॉवर के रूप में डिजाइन), परवलयिक (अंदर दर्पण के साथ सैटेलाइट डिश जैसा दिखता है), डिश के आकार का (दर्पण से बने पत्तों के साथ धातु के पेड़ जैसा दिखता है)। उन्हें जोड़ा जा सकता है, क्योंकि उनके संचालन का सिद्धांत समान है: वे एक निश्चित मात्रा में प्रकाश पकड़ते हैं, इसे तरल के भंडार में निर्देशित करते हैं, जो गर्म होता है और भाप छोड़ता है, जिसका उपयोग बिजली उत्पादन के लिए किया जाता है।

चौथी- फोटोकल्स वाले उपकरण। सबसे प्रसिद्ध प्रकार, क्योंकि इसके आयाम आवश्यकता के आधार पर भिन्न हो सकते हैं। छोटे सौर पैनलों का उपयोग निजी घरों की जरूरतों के लिए किया जाता है, बड़े सौर पैनलों का उपयोग औद्योगिक जरूरतों के लिए किया जाता है। ऑपरेशन का सिद्धांत एक फोटोकेल द्वारा उसके अंदर संभावित अंतर के कारण अवशोषित सूर्य की किरणों से बिजली उत्पन्न करना है।

पांचवां- वैक्यूम। संरचनात्मक रूप से, यह एक गोल कांच की छत से ढका हुआ भूमि का एक टुकड़ा है, जिसके अंदर आधार पर टरबाइन वाला एक टावर है। ऑपरेशन का सिद्धांत इस छत के नीचे की जमीन को गर्म करना और तापमान के अंतर के कारण वायु प्रवाह बनाना है। टरबाइन ब्लेड घूमते हैं और ऊर्जा उत्पन्न करते हैं।