Élelmiszerek, üzemanyagok és energiaváltozások

A diákok néha küzdenek az energia és a kémiai kötések létrehozása vagy megszakadása közötti kapcsolatok megértéséért. Gyakran csak a kötések megszakítására összpontosítanak, és így egy olyan reakcióban, mint az égés, a hallgatók végül azt gondolják, hogy a kötések megszakadása hőt bocsát ki. A kötvényképzést kifejezetten meg kell tanítani. A hallgatóknak értékelniük kell a kémiai rendszer és a környezet közötti energiaáramlást, és annak kapcsolatát a kötés megszakadásával vagy a képződés folyamatával.

Ez a lista olyan tevékenységeket, háttérinformációkat és vizsgálatokat tartalmaz, amelyek feltárják az üzemanyagok és az energia változását a kémiai reakciókban.

Noha ez a lista információforrásokat és ötleteket kínál a kísérleti munkához, fontos megjegyezni, hogy az ajánlások nagyon gyorsan dátumozhatók. NE kövesse azokat a javaslatokat, amelyek ütköznek a CLEAPSS, az SSERC vagy a legújabb biztonsági útmutatók jelenlegi tanácsaival. Az e-könyvtár használói felelősek annak biztosításáért, hogy minden tevékenység, beleértve a gyakorlati munkát is, összhangban legyen az egészségvédelemmel és biztonsággal kapcsolatos jelenlegi szabályozásokkal, és hogy megfelelő kockázatértékelést végezzenek. További információkat az egészségvédelmi és biztonsági útmutatónk tartalmaz

Linkek és források

Az élelmiszer energiaértékei

Ennek a témának a bevezetőjeként a diákok kutathatnak és összehasonlíthatják a különböző ételek energiaértékeit a csomagoláson feltüntetett kalóriák vagy kJ felhasználásával. Mely típusú ételekben van a legmagasabb kalória? Ez számukra ismerős, mielőtt áttérnének a nehezebb koncepciókra.

A különféle anyagok (pl. Üzemanyagok és élelmiszerek) égésekor felszabaduló energia relatív mennyisége mérhető és összehasonlítható kalorimetriával. Az adatgyűjtők hőmérők helyett használhatók az adatok könnyebb rögzítésére és kezelésére. Néhány étrendi információt kalóriában adnak meg Joule helyett, bár az élelmiszerekről beszélő „kalóriák” valójában kilokalóriák.

A hallgatók ehhez hasonló kalorimetriás kísérleteket használhatnak a különféle ételek (vagy üzemanyagok) összehasonlításához. Ez lehetőséget adhat a hallgatóknak a vizsgálatok megtervezésére és kísérleti munkák elvégzésére. Ezután elvégezhetik a számításokat, hogy összehasonlítsák, mennyi kalóriát fogyasztanak el egy tipikus napon azzal, hogy hány kalória szükséges az elvégzett testmozgás mennyiségéhez.

A felszabaduló energia mennyiségének kiszámításához használja az egyenletet: E = mxcx ΔT, ahol E az energia (joule-ban), m a fűtött víz tömege (grammban), c a víz fajlagos hőteljesítménye (4.2 J/g/K) és ΔT a víz hőmérsékletének változása (° C-ban vagy K-ban kifejezve).

Vegye figyelembe, hogy a ΔT legpontosabb értékének elérése érdekében szokás fix időközönként (pl. 20 másodpercig) mérni a hőmérsékletet és ábrázolni a hőmérséklet grafikonját az idő függvényében.

Felfedezhetők az elméleti és a tényleges eredmények közötti különbségek, valamint az adatok megbízhatósága és érvényessége. Ez a téma kiindulópontként szolgál a hírekben folyó tudományról folytatott vitához, vitához és írásbeli munkához, például az elhízáshoz és az üzemanyag-választáshoz.

Az üzemanyagok és az ételek égés és légzés útján szabadítják fel az energiát. Fontos hangsúlyozni, hogy ezek reakciók az üzemanyag vagy az étel és az oxigén között, és hogy termékek képződnek - az energiaváltozások nem csak az üzemanyag molekuláiról szólnak, ami általános tévhit. A különböző üzemanyagok és ételek égés vagy légzés útján különböző mennyiségű energiát szabadítanak fel.

A kalorimetriás adatok kombinálhatók más környezeti tényezők elemzésével, például a felszabaduló szén-dioxid relatív mennyiségével, a motorok hatékonyságával és az üzemanyagforrások megújíthatóságával. A hallgatók kísérleteket végezhetnek annak kimutatására, hogy szénhidrogén-tüzelőanyag elégetése bőséges levegőellátás esetén szén-dioxidot és vizet eredményez, és kiszámíthatják a folyékony üzemanyag grammonkénti energiatermelését.