转换能量的高手

转换能量的高手

提起能源，人们就会想到煤炭、石油等，其实生物自身也可以产生能，还能够把一种能转换成另一种能，而且转换效率很高。

为了说明这个问题，我们用磨面这件事做例子：磨面机是由电动机带动的，电是从发电厂送来的，发电机是蒸汽推动的，蒸汽是锅炉里产生的，而锅炉是用煤作燃料的。这个过程就是能量转换过程。

在这个过程中、煤的化学能量经过了三次转换，每一次转换，都要损失一些能量，转换效率大约是40%。

人力也能磨面，不过人的能源物质不是煤而是食物。人吃了食物，经过酶的消化作用变成葡萄糖、氨基酸等，再经过氧化作用，变成一种可以产生能量和储存能量的物质——腺三磷（ATP），人想推动磨盘了，腺三磷就放出能量使肌肉收缩，牵引肌腱去推动磨盘。从这个过程中，你可以看到：人体把食物的化学能转换成机械能，一次就完成了，转换效率比较高，大约是80%。

生物转换能量的高效率，引起了科学家们的兴趣，他们模仿人体肌肉的功能，用聚丙烯酸聚合物拷贝成了“人工肌肉”。这种人工肌肉也能把化学能直接转换成机械能。只要配合一定的机械装置，就能提取重物。据实验，一厘米宽的人工肌肉带能提起100公斤重的物体，这比举重运动员的肌肉还要结实有力！

现在我们常见的白炽灯是热光源，灯丝发光一般要烧到摄氏3000度，90%的电能变成热能而白白浪费了，用于发光的电能只占10%。荧光灯要好一些，但转换效率也不超过25%。要想提高发光效率，还得向生物学习。例如萤火虫的发光效率就比白炽灯高好几倍。在萤火虫的腹部有几千个发光细胞，其中含有两种物质：荧光素和荧光酶。前者是发光物质，后者是催化剂。在荧光素酶的作用下，荧光素跟氧气化合，发出短暂的荧光，变成氧化荧光素。这种氧化荧光素在萤火虫体内的腺三磷的作用下，又能重新变成荧光素，重新发光。

萤火虫在发光过程中产生的热极少，绝大部分的化学能直接变成了光能，所以它的发光效率非常高。它是一种冷光源。这种冷光源也引起了科学家们的兴趣。他们正在想办法人工合成荧光素和荧光素酶。等到试验成功并且大批生产以后，人们可以把这种冷光源用在矿井里，用在水下工地上；甚至可以把这种发光物质涂在室内的墙壁上，白天接受阳光照射，储存能量，夜晚便可大放光明。