Коэффициент полезного действия (КПД) — это отношение количества полезной энергии, полученной от какого-либо ее преобразователя, к количеству подводимой к нему энергии. КПД гидроэлектростанции — это отношение количества электрической энергии, выдаваемой генератором, к количеству энергии воды, поступающей в турбину.
Могут быть и другие источники энергии для работы генератора. Например, нефть, газ, сжигаемые в топках паровых машин, бензин, керосин, сжигаемые в двигателях, иначе говоря, органические вещества, в состав которых входит углерод или же уголь. Такие вещества содержат запасы потенциальной химической энергии. В названных технических устройствах эта энергия высвобождается при окислении (сжигании), совершает ту или иную работу, а в ряде случаев посредством генераторов превращается в энергию электричества.
Многие органические вещества (например, углеводы, жиры, да и белки) служат источником энергии не только химических, но и биологических процессов.
В процессе жизнедеятельности живые организмы постепенно окисляют некоторые органические вещества, черпая из этого энергию, необходимую для осуществления обмена веществ, роста, движений, для работы. Эффективность этих процессов также может быть охарактеризована в показателях КПД, то есть отношением энергии, затрачиваемой на ту или иную полезную работу, к количеству энергии, освобождаемой в результате биологических реакций окисления органических веществ.
КПД биологических реакций обычно очень высоки, например, у активных и энергично растущих организмов они могут достигать 60—70% и более. В этом отношении механизмы биологического энергоэбмена служат примером, который исследователи усиленно стремятся изучить и понять во всех деталях, чтобы использовать его принципы в искусственных технических процессах и системах.
Источником энергии для многих явлений как технических, так и биологических служат и другие ее виды, в частности энергия солнечной радиации и солнечного света. Особенно важную роль играет она как движущая сила многих биологических процессов.
Зеленые растения — одна из важнейших биологических систем, способная преобразовывать энергию солнечного света в потенциальную энергию химических веществ. Такое преобразование зеленые растения осуществляют в процессе фотосинтеза.
Значение фотосинтеза в природе чрезвычайно велико. От течения этого процесса зависит практически вся жизнь на Земле. При этом первостепенное значение имеет вопрос о накоплении энергии солнца зеленым листом-органом, в котором совершается процесс фотосинтеза.
В свою очередь посевы и насаждения также являются эффективными системами по производству органических веществ с помощью фотосинтеза. Но что же такое фотосинтез? Какова его роль и природа?