Question

由于地球的二氧化碳劇增，由此產生的“溫室效應”使自然災害頻繁發生，2004年底印度洋發生的大地震及海嘯造成的慘劇使世人記憶猶新．消除“溫室效應”的有效措施是廣泛植樹造林．已知180g葡萄糖（C₆H₁₂O₆）完全燃燒時放熱2804kJ太陽每分鐘對地球表面輻射能量為2.1J/cm²；植物通過光合作用生成葡萄糖和氧氣．設光合作用時太陽能量利用率10%，每片樹葉面積以10cm²計算，這樣的樹葉100片要合成1.8g葡萄糖．
問：
（1）需光照多長時間？
（2）若空氣中含CO₂質量分數為0.3%，需要標準狀況下空氣多少升？（標準狀況下空氣密度為1.29g/L）
（3）若標準狀況下氧氣密度為1.429g/L，問光合作用時除生成1.8g葡萄糖，還放出氧氣多少升？

Answer 1

由能量守恒可知：180gC₆H₁₂O₆完全燃燒放熱2804×10³J，則生成180gC₆H₁₂O₆需要吸熱2804×10³J．
生成1.8g C₆H₁₂O₆需要時間是：

2804×1000J

180g

×1.8g÷（2.1J/cm²×10%×10cm²×100）=133.5分鐘
設生成生成1.8g C₆H₁₂O₆需要CO₂質量為x，同時生成O₂的質量為y
6CO₂+6H₂O

光      .

葉綠體

C₆H₁₂O₆+6O₂
264                180   192
x                  1.8g   y
264：x=180：1.8g      180：1.8g=192：y
x=2.64g             y=1.92g
故空氣質量為2.64g÷0.3%=880g  
空氣的體積為880g÷1.29g/L=682L
氧氣的體積為1.92g÷1.429g/L=1.34L．
故答為：（1）133.5分鐘；（2）682L（3）1.34L．