Calorimetrie alimentară; Grupul de educație MRSEC; UW - Madison
Public
Elevii de liceu (10 - 12)
Interval de timp
Configurare: 5 minute
Activitate: 40 de minute
Curățare: 5 minute
Standard și educațional expectativ
Standard: Energie și interacțiuni
Așteptător: Q.CF1- Materia și interacțiunile lor: conversia energiei și a masei
Indicatori: ES.Q.CF1.IE. 4, 14 și 10
După finalizarea activității, elevii vor putea:
- Acesta explică diferitele tipuri de alimente care sunt capabile să genereze căldură și energie.
- Analizați diferitele tipuri de materiale din care sunt fabricate alimentele.
- Cuantificați cantitatea de energie chimică stocată în diferite tipuri de alimente (e.i. proteine, carbohidrați, grăsimi).
- Acesta explică efectul mărimii cutiei și relația cantității de apă din cutie.
Vocabular și definiții:
- Căldură
- Energie
- Temperatura
- Calorimetrie/Termodinamică
- Calorii
- Proteine
- Glucidele
- Grăsimi
Context științific
Arderea este procesul prin care un material (de obicei ceea ce se numește în mod obișnuit combustibil) este transformat, rezultând eliberarea de căldură. Componentele alimentelor (adică proteine, carbohidrați, grăsimi) pot fi arse pentru a determina cantitatea de energie stocată în interior. Energia din alimente este dobândită de organism după ce alimentele sunt digerate și absorbite. Pentru a obține această valoare experimental este nevoie de un calorimetru. Principiul de bază al calorimetrului este de a utiliza energia eliberată de alimentele selectate în timpul arderii pentru a încălzi apa care este conținută într-o cutie de conserve. Principiul fundamental este că energia eliberată ca căldură de alimente este complet absorbită de apă. Acest lucru este adevărat, deoarece LEGEA CONSERVĂRII MASEI ȘI ENERGIEI trebuie să fie îndeplinită. Relația matematică utilizată pentru a calcula cantitatea de căldură absorbită de apă este
Qwater = mwater Cp (Tf - Ti)
Qwater este căldura absorbită de apă (în calorii)
Mwater = este masa de apă din cutie (poate fi calculată folosind densitatea apei (1g/ml)
Cp este capacitatea de căldură a apei (1cal/g C)
Tf este temperatura finală a apei
Ti este temperatura inițială a apei
Spuneți că ați folosit 50 mL de apă și că temperatura inițială a fost de 23 oC și temperatura finală a fost de 25 oC.
Știind că densitatea apei este de 1g/ml la 25 oC, de aceea avem 50g de apă.
QW = 50g (1 cal/g oC) (25-23) oC
Amintiți-vă, ceea ce vedeți în etichetele alimentelor este Calorie (echivalentul kcal sau 1000 cal). Prin urmare, dacă măsurați greutatea a ceea ce ați ars (înainte de a o arde) puteți calcula cantitatea de căldură generată de orice cantitate de greutate a alimentelor și apoi comparați cu ceea ce spune eticheta.
De exemplu, spuneți că bucata de mâncare cântărea 50mg.
aceasta înseamnă că aveți 2Cal/g. Pentru o porție de 100g, atunci aveți 200 Cal.
- Dimensiunea comercială poate alimentele goale.
- Cutie mică de mâncare goală (
10 oz) (O cutie de lapte evaporat va face).