Competiția Competiție 02 Matematică, Fizică Valoarea energetică a alimentelor Activitatea școlii gimnaziale Sivek Michal, sexta Gymnasium Ivana Bella L. Novomeského 15, Handlová Consultant: Mgr. Zuzana Cernakova Handlova 2006
Cuprins 1 Introducere. 3 2 Elaborare. 4 2.1 Metodologia de procesare. 4 2.1.1 Experiment. 4 2.1.1.1 Instrumente. 4 2.1.1.2 Procedură. 5 2.1.2 Crearea SOČ. 6 2.2 Fundament teoretic. 7 2.2.1 Conținutul energetic al alimentelor. 7 2.2.2 Ce este biomasa. 8 2.3 Munca proprie. 10 2.3.1 Experiment. 10 2.3.2 Sondaj. 12 2.4 Soluție. 15 3 Concluzie. 17 4 Referințe. 18 5 Anexe. 19 2
2 Elaborare 2.1 Metodologie de prelucrare 2.1.1 Experiment 2.1.1.1 Ajutoare Can cu un volum de 2 până la 4 litri, termometru, cilindru de măsurare, cântare isoscele, eprubetă, dop de plută, folie de aluminiu (folie de aluminiu), cui, tampon din -material combustibil, foarfece din tablă, probe (0,2 g; nu recomand o cantitate mai mare, astfel încât apa din tub să nu înceapă să fiarbă): Nuc Arahide - arahide Nucă de cocos Semințe de floarea soarelui Biscuit Crăciun (uscat) 4
2.1.1.2 Procedură 1. Reglați cutia cu ajutorul foarfecelor din tablă (conform figurii Fig.2.1.a) astfel încât cantitatea de aer necesară să ajungă la probă și, de asemenea, astfel încât să se creeze o gaură pentru tub, suficient de strâns încât să nu cadă. Apoi, pregătiți un suport de probă din plută, folie de aluminiu (folie de aluminiu) și unghie (conform imaginii din Fig.2.1.b). 2. Se toarnă 10 ml de apă în eprubetă folosind un cilindru de măsurare. Îi măsurăm temperatura cu un termometru. Pregătiți și cântăriți proba pregătită și așezați-o pe capătul suportului, pe care îl așezăm sub tub. (Eșantionul nu ar trebui să aducă apa la fierbere) 3. Aprindeți proba și observați creșterea temperaturii pe termometre până când eșantionul arde. Înregistrați valoarea rezultată și cântăriți cenușa eșantionului. 4. Din informațiile obținute, calculăm energia eliberată în timpul arderii probei, puterea calorică (căldura eliberată pe greutatea probei) și procentul de pierdere în greutate. Înregistrăm calculele în tabel. FIG. 2.1.a fig. 2.1.b 5
2.1.2 Crearea SOČ În munca mea, prin experiment și rezultatele obținute din acesta, am dorit să familiarizez tinerii și publicul larg cu valoarea energetică a alimentelor și, astfel, să conștientizez oamenii în acest domeniu. În descrierea metodologică a experimentului, m-am bazat în principal pe propriile experiențe, dar și pe un articol din broșura Ecologie în subiecte științifice. În partea teoretică, m-am concentrat pe modalități de a determina valoarea energetică a alimentelor și definiția biomasei. Am folosit cărți profesionale (vezi lista literaturii uzate), conform cărora am definit termenii de bază folosiți. În timp ce obțineam materiale pentru partea teoretică, am întâlnit o lipsă de cărți pe această temă, ceea ce mi-a făcut munca puțin mai dificilă. În capitolele propriei mele lucrări și soluții, m-am bazat logic pe experimentul efectuat și pe calculele ulterioare. Am folosit și sondajul pe care l-am efectuat. Vârsta respondenților selectați pentru sondaj a variat între 13 și 52 de ani. 6
2.3 Propria mea lucrare 2.3.1 Experiment Din măsurători am constatat că cea mai mare căldură din punct de vedere al greutății a fost furnizată apei din tubul de nuc, și anume 9,80 * 10 6 J/kg. Nucă de cocos a fost plasată chiar în spatele ei, cu o valoare de 8,63 * 10 6 J/kg. Aceste rezultate relativ ridicate sunt urmate de două culturi mai puțin încălzite, și anume semințe de floarea-soarelui și arahide sau arahide. Acestea au furnizat apă la 6,87 * 10 6 J/kg și arahide doar 6,34 * 10 6 J/kg. Alimentele analizate au transferat incomparabil mai puțină căldură lichidului, și anume 1,44 * 10 6 J/kg pentru Crăciun și doar 0,449 * 10 6 J/kg pentru Biscuit. specie Q1/m (0) Δm/m (0) valoare energetică J/kg% J/kg nuc 9.803E + 06-85.0 2.717E + 07 floarea soarelui 6.871E + 06-70.6 2.299E + 07 arahide 6.344E + 06 - 64,6 2.475E + 07 cocos 8.627E + 06-51.3 1.450E + 07 biscuit 4.391E + 05-23.7 1.000E + 07 Crăciun 1.437E + 06-51.3 1.349E + 07 tabelul nr. 1. puterea calorică, pierderea în greutate procentuală și valoarea energetică a alimentelor 1.0E + 07 9.0E + 06 8.0E + 06 7.0E + 06 6.0E + 06 J/kg 5.0E + 06 4.0E + 06 3.0E + 06 2.0E + 06 1.0E + 06 0.0E + 00 nuc floarea soarelui arahide nucă de cocos biscuit hârtie de Crăciun nr. 1. puterea calorică a probelor 10
Nucul are, de asemenea, cel mai bun raport dintre greutatea inițială și cea finală. Până la 85% din greutatea piuliței a fost arsă. Ulterior, a doua cea mai bună cultură arsă a fost semințele de floarea-soarelui, cu 71% pierderea în greutate. Al treilea este Peanut, a cărui greutate a fost redusă cu 65% prin ardere. Cocosul și Crăciunul au aceeași pierdere în greutate de 51%. Keks, care a slăbit doar cu 24%, a terminat din nou pe ultimul loc. 0-10 -20-30% -40-50 -60-70 -80-90 nuc floarea soarelui arahide nucă de cocos biscuit hârtie de Crăciun nr. 2. Procentul de pierdere în greutate Din observația experimentului, pot concluziona că, deși proba va furniza o cantitate suficient de mare de căldură cu o izolație bună, nu este necesar să uităm de eliminarea adecvată și eficientă a fumului. Vreau să subliniez acest fapt pentru că nu a apărut în literatura pe care am folosit-o. Acest lucru se observă cel mai mult la arderea arahidei. 11
2.3.2 Anchetă Pe tema energiei plantelor, am proiectat un sondaj, pe care îl puteți vedea în anexa 1. M-am concentrat pe un eșantion social general de oameni cu vârste cuprinse între 13 și 52 de ani. În urma evaluării, am ajuns la mai multe concluzii. Când au fost întrebați ce părere au despre utilizarea energiei plantelor, marea majoritate a oamenilor au ales opțiunea a. Este necesar să fim interesați de sursele alternative de energie. Consider acest lucru ca un semnal bun pentru viitor, pentru că văd un interes în rezolvarea problemelor energetice. Pe lângă răspuns și. a apărut și opțiunea c. Nu știu nicio utilizare, chiar dacă numai în grupa de vârstă până la douăzeci de ani. Atribuiesc acest lucru ignoranței respondenților mai tineri din acest domeniu, care nu au luat încă lecții de energie la orele de fizică. a b c 80% 17% 3% Din a doua întrebare din sondaj - Știți sau ați auzit ceva despre energia plantelor; avem ocazia să vedem că conștientizarea valorii energetice a alimentelor nu este deloc rea. Doar 21% dintre respondenți au spus că nu știu nimic despre asta. Celelalte 79% dintre oameni au cunoștințe superficiale minime despre problemă. Până la 34% din eșantion avea cunoștințe mai bune despre energia plantelor. a b c 45% 34% 21% 12
Majoritatea respondenților sunt interesați de ceea ce consumă doar din punct de vedere al gustului. 28% aleg și alimentele în ceea ce privește valoarea calorică sau nutrițională. Doar 10% dintre respondenți nu au manifestat niciun interes în alegerea alimentelor. a b c 62% 28% 10% Până și 76% dintre cei chestionați s-au gândit la valoarea energetică a alimentelor pe care le consumă. Spre marea mea surpriză, aproape un sfert dintre respondenți nu se gândesc deloc la această cifră. Pentru a vedea din nou faptul că tinerii nu sunt foarte interesați de o nutriție sănătoasă. a b 24% 76% Aproximativ 50% dintre respondenți nu acordă prea multă importanță acestei cifre. Importanța acestei valori crește direct proporțional cu vârsta persoanelor care au efectuat acest sondaj. Respondenții cu vârsta sub douăzeci de ani nu iau aceste informații foarte în serios, datorită faptului că tinerii dezvoltă și mai multă activitate fizică (sportivă). a b 48% 52% 13
La întrebarea numărul șase: Credeți că este corect să mâncați în funcție de valorile energetice în timpul adolescenței; marea majoritate a respondenților, aproape trei sferturi, au răspuns da, este important. Restul de 24% dintre respondenți care au ales opțiunea b - nu, nu contează; vine din nou de la grup în termen de douăzeci de ani. a b 24% 76% Din a șaptea întrebare din sondaj - Sunt informații importante despre ambalajul alimentelor, care exprimă conținutul de kj la 100g, când sursa de energie nu este specificată, o ușoară majoritate a respondenților - 69% au răspuns da. Ceilalți 31% nu consideră că aceste informații sunt importante decât dacă este menționată și sursa de energie. a b 31% 69% În cea de-a opta și ultima întrebare am întrebat oamenii cum cred că ar putea fi utilizată energia plantelor. Aproape jumătate dintre respondenți au declarat că nu știu despre nici un mod de utilizare a energiei plantelor. O proporție relativ mare de respondenți consideră că viitorul consumului de energie al plantelor este un substitut pentru combustibilii fosili și petrol; eventual ca combustibil pentru încălzire. S-a sugerat, de asemenea, ca energia stocată în alimente să fie returnată la sol, creându-se astfel un ciclu mai eficient de transfer al energiei înapoi către plante, adică transformându-le în îngrășământ. 14
3 Concluzie Scopul muncii mele a fost să lucrez la tema energiei în plante și alimente. Am încercat să abordez experimentul cu un calorimetru bombă, pe care l-am realizat în cel mai simplu și mai ușor de înțeles. Experimentele sunt una dintre cele mai convingătoare părți ale fizicii și, prin urmare, o teorie care poate fi adesea discretă ar trebui mediată și vizualizată prin ele. Această formă de furnizare a informațiilor este de multe ori mai acceptabilă și mai ușor de reținut pentru oameni. În acest fel, fizica poate fi diseminată mai bine publicului larg. Munca mea este completată de un sondaj în care am văzut o modalitate adecvată de a afla cunoștințele generale ale problemei și îmi servește drept primul feedback din partea oamenilor pe tema muncii mele. Din evaluarea sondajului, am ajuns la concluzia că cunoștințele respondenților despre subiect sunt în general satisfăcătoare, deși partea mai tânără a respondenților este mai puțin preocupată de o nutriție adecvată. 17
4 Lista literaturii folosite 1. Janovič, Ecology in natural sciences Valoarea energetică a alimentelor. Ministerul Educației din Republica Slovacă, Bratislava 2002 2. Pastorek Z., Kára J., Jevič P.: Sursă de energie regenerabilă cu biomasă. FCC PUBLIC, Praga 2004 3. Zámečník Jozef: Přehled stredoškolskej fyziky. Alfa SNTL, Bratislava 1984 Website 1. http://www.chudnutie-ako.sk/ 18
5 Anexe 1. Chestionar cu întrebări 2. Completează tabelul valorilor măsurate și al rezultatelor 19
Vârsta sondajului: Sex: M F (Energia plantelor) 1. Ce părere aveți despre utilizarea energiei plantelor? A. Este necesar să fim interesați de sursele alternative de energie b. O iau doar ca pe o chestiune de hrană c. Nu știu nicio utilizare 2. Știi sau ai auzit ceva despre energia plantelor? A. Da, știu ceva despre asta b. Da, dar numai superficial c. Nu, nimic deloc 3. Te interesează ce mănânci? A. Da, în ceea ce privește caloriile b. Da, în ceea ce privește gustul c. Nu 4. Te-ai gândit la valoarea energetică a alimentelor pe care le consumi? A. Da b. Nu 5. Acordați o mare pondere acestor date? A. Da b. Nu 6. Crezi că este corect să mănânci în funcție de valorile energetice din adolescență? A. Da, este important b. Nu, nu este important 7. Informațiile de pe ambalajul alimentelor, care exprimă conținutul de kj la 100 g, atunci când sursa de energie nu este specificată? A. Da b. Nu 8. Cum credeți că ar putea fi utilizată energia plantelor? 20
temperatura inițială a apei temperatura finală a apei greutatea eșantionului greutatea eșantionului după ardere eliberată căldură putere calorică pierderea în greutate tip de centrare volum apă T (0) T ΔT m (0) m Δm Q1 Q1/m (0) Δm/m (0) Q1/m (0) Δm/m (0) m ^ 3 KKK kg kg kg JJ/kg% J/kg% nuc 1.000E-05 2.957E + 02 3.427E + 02 47.000 2.000E-04 3.000E-05-1.700E -04 1.961E + 03 9.803E + 06-85.0 9.803E + 06-85.0 floarea soarelui 1.000E-05 2.937E + 02 3.077E + 02 14.000 8.500E-05 2.500E-05-6.000E-05 5.840E + 02 6.871 E + 06-70.6 6.871E + 06-70.6 Arahide 1.000E-05 2.917E + 02 3.192E + 02 27.500 2.000E-04 1.000E-04-1.000E-04 1.147E + 03 5.736E + 06-50.0 6.344E + 06-64.6 1.000E-05 2.932E + 02 3.282E + 02 35.000 2.000E-04 5.000E-05-1.500E-04 1.460E + 03 7.300E + 06-75.0 1.000E-05 2.932E + 02 3.162E +02 23.000 1.600E-04 5.000E-05-1.100E-04 9.595E + 02 5.997E + 06-68.8 nucă de cocos 1.000E-05 2.912E + 02 3.272E + 02 36.000 1.900E-04 9.500E-05-9.500 E-05 1.502E + 03 7.904E + 06-50.0 8.627E + 06-51.3 1.000E-05 2.912E + 02 3.302E + 02 39.000 2.000E-04 1.000E-04-1.000E-04 1.627E + 03 8.135 E + 06-50 .0 1.000E-05 2.912E + 02 3.372E + 02 46.000 1.950E-04 9.000E-05-1.050E-04 1.919E + 03 9.841E + 06-53.8 bisex 1.000E-05 2.942E + 02 2.962E + 02 2.000 1.900E-04 1.450E-04-4.500E-05 8.343E + 01 4.391E + 05-23.7 4.391E + 05-23.7 Crăciun 1.000E-05 2.942E + 02 3.012E + 02 7.000 1.800E-04 9.000 E-05-9,000E-05 2.920E + 02 1.622E + 06-50.0 1.437E + 06-51.3 1.000E-05 2.932E + 02 2.992E + 02 6.000 2.000E-04 9.500E-05-1.050E-04 2.503E + 02 1.251E + 06-52.5 Tabel complet cu valori măsurate și rezultate