Berechnung der benötigten Energie für die Synthese von 1,8 g Glukose:
Die Verbrennungsenthalpie von Glukose beträgt 3 MJ/mol. Diese ist die Energie, die bei der vollständigen Verbrennung von 1 Mol Glukose freigesetzt wird. Für die Synthese von Glukose aus CO2 ist dieselbe Energiemenge erforderlich.
Die Molmasse von Glukose beträgt 180 g/mol. Zunächst berechnen wir die Stoffmenge (n) von 1,8 g Glukose:
n = m/M​ = 1,8g/180 g/mol​ = 0,01 mol
Die benötigte Energie (E) für die Synthese von 0,01 mol Glukose beträgt:
E = 0,01 mol × 3 MJ/mo l= 0,03 MJ
E = 0,03 MJ × 106 J/MJ = 30,000 J
Bestimmen der Energiemenge, die ein Blatt in 100 Sekunden absorbiert:
Die mittlere Lichtintensität beträgt 300 W/m², und die Fläche eines Blattes beträgt 100 cm², was 0,01 m² entspricht.
Die Lichtleistung (P) pro Blatt beträgt:
P = 300 W/m2 × 0,01 m2 = 3 W
Die Energie (Eblatt), die ein Blatt in 100 Sekunden absorbiert, beträgt:
Eblatt​ = P × t = 3 W × 100 s = 300 J
Da die Effizienz der Photosynthese nur 1% beträgt, ist die tatsächlich nutzbare Energie:
Enutz ​= 0,01 × 300 J = 3 J
Berechnung der Anzahl der benötigten Blätter
Die Anzahl der Blätter (N), die benötigt werden, um 30,000 J nutzbare Energie zu erzeugen, beträgt:
N= 30,000 J​ / 3J/Blatt= 10,000
Der Ahornbaum benötigt 10,000 Blätter, um 1,8 g Glukose in 100 Sekunden zu synthetisieren.