Харчова калориметрія; Освітня група MRSEC; UW – Медісон
Аудиторія
Старшокласники (10-12)
Період часу
Налаштування: 5 хвилин
Активність: 40 хвилин
Прибирання: 5 хвилин
Стандартні та освітні очікувальні
Стандартний: Енергія та взаємодії
Очікуваний: Q.CF1- Матерія та їх взаємодія: перетворення енергії та маси
Індикатори: ES.Q.CF1.IE. 4, 14 y 10
Після завершення діяльності студенти зможуть:
- Це пояснює різні типи їжі, які здатні виробляти тепло та енергію.
- Проаналізуйте різні типи матеріалів, з яких виготовляють їжу.
- Кількісно визначте кількість хімічної енергії, що зберігається в різних типах їжі (наприклад, білках, вуглеводах, жирах).
- Це пояснює вплив розміру банки та взаємозв'язок кількості води в банку.
Словник та визначення:
- Тепло
- Енергія
- Температура
- Калориметрія/Термодинаміка
- Калорійність
- Білки
- Вуглеводи
- Жири
Наукова довідка
Горіння - це процес, за допомогою якого матеріал (зазвичай те, що зазвичай називають паливом) перетворюється, в результаті чого виділяється тепло. Компоненти їжі (тобто білки, вуглеводи, жири) можна спалювати, щоб визначити кількість енергії, що зберігається всередині. Енергія з їжі набувається організмом після того, як їжа перетравлюється і засвоюється. Для експериментального отримання цього значення необхідний калориметр. Основний принцип калориметра полягає у використанні енергії, що виділяється вибраною їжею під час згоряння, для нагрівання води, яка міститься в жерстяній банці. Фундаментальний принцип полягає в тому, що енергія, що виділяється як тепло, їжею, повністю поглинається водою. Це правда, оскільки ЗАКОН ЗБЕРЕЖЕННЯ МАСИ ТА ЕНЕРГІЇ повинен виконуватися. Математичним співвідношенням, що використовується для обчислення кількості теплоти, поглиненої водою, є
Qwater = mwater Cp (Tf - Ti)
Qwater - тепло, що поглинається водою (у калоріях)
Mwater = маса води в банку (може бути розрахована за щільністю води (1 г/мл)
Ср - теплоємність води (1кал/г С)
Tf - кінцева температура води
Ti - початкова температура води
Скажімо, що ви використовували 50 мл води і що початкова температура становила 23 oC, а кінцева температура 25 oC.
Знаючи, що густина води становить 1 г/мл при 25 oC, отже, ми маємо 50 г води.
ЯЧ = 50 г (1 кал/г oC) (25-23) oC
Пам'ятайте, що на етикетках продуктів ви бачите калорійність (еквівалент ккал, або 1000 кал). Отже, якщо ви вимірюєте вагу того, що ви спалили (перед тим, як спалити), ви можете розрахувати кількість тепла, яке виробляється будь-якою вагою їжі, а потім порівняти з тим, що написано на етикетці.
Наприклад, скажімо, що шматок їжі важив 50 мг.
це означає, що у вас є 2Cal/g. На порцію 100 г ви отримуєте 200 кал.
- Комерційний розмір порожня їжа може.
- Маленька порожня банка з їжею (
10 унцій) (підійде випарена молочна банка).