Състезателен отдел 02 Математика, физика Енергийна стойност на храната Дейност в средното училище Sivek Michal, sexta Gymnasium Ivana Bella L. Novomeského 15, Handlová Консултант: Mgr. Зузана Чернакова Хандлова 2006
Съдържание 1 Въведение. 3 2 Разработка. 4 2.1 Методология за обработка. 4 2.1.1 Експеримент. 4 2.1.1.1 Инструменти. 4 2.1.1.2 Процедура. 5 2.1.2 Създаване на SOČ. 6 2.2 Теоретична основа. 7 2.2.1 Енергийно съдържание на храната. 7 2.2.2 Какво е биомаса. 8 2.3 Собствена работа. 10 2.3.1 Експеримент. 10 2.3.2 Проучване. 12 2.4 Решение. 15 3 Заключение. 17 4 Референции. 18 5 Приложения. 19 2
2 Разработване 2.1 Методология на обработка 2.1.1 Експеримент 2.1.1.1 Помощни кутии с обем от 2 до 4 литра, термометър, измервателен цилиндър, равнобедрени везни, епруветка, коркова запушалка, алуминиево фолио (алуминиево фолио), пирон, подложка от не -горим материал, ножици за ламарина, проби (0,2 g; не препоръчвам по-голямо количество, така че водата в епруветката да не започне да кипи): Орех Фъстък - фъстък Кокос Слънчогледово семе Бисквити Коледа (изсушено) 4
2.1.1.2 Процедура 1. Регулирайте кутията с помощта на ножици за ламарина (съгласно фигурата Фиг. 2.1.а), така че необходимото количество въздух да достигне пробата, а също така така, че да се създаде отвор за тръбата, достатъчно плътно, за да не изпада. След това подгответе държач за проби от корк, алуминиево фолио (алуминиево фолио) и пирон (съгласно снимката на фиг. 2.1.b). 2. Изсипете 10 ml вода в епруветката с помощта на измервателен цилиндър. Измерваме температурата му с термометър. Пригответе и претеглете подготвената проба и я поставете върху края на държача, който поставяме под епруветката. (Пробата не трябва да води до кипене) 3. Запалете пробата и наблюдавайте повишаването на температурата на термометрите, докато пробата изгори. Запишете получената стойност и претеглете пепелта от пробата. 4. От получената информация изчисляваме енергията, отделена по време на изгарянето на пробата, калоричността (отделената топлина на тегло на пробата) и процентната загуба на тегло. Записваме изчисленията в таблицата. Фиг. 2.1.а фиг. 2.1.б 5
2.1.2 Създаване на SOČ В моята работа, чрез експеримент и резултатите, получени от него, исках да запозная младите хора и широката общественост с енергийната стойност на храната и по този начин да повиша осведомеността на хората в тази област. В методологичното описание на експеримента разчитах главно на собствения си опит, но също и на статия в брошурата Екология в научните дисциплини. В теоретичната част се спрях на начините за определяне на енергийната стойност на храната и дефиницията на биомаса. Използвах професионални книги (вижте списъка на използваната литература), според които определих основните използвани термини. Докато получавах материали за теоретичната част, срещнах недостиг на книги по темата, което малко затрудни работата ми. В главите на собствената си работа и решение логично се основавам на извършения експеримент и последващи изчисления. Използвах и анкетата, която проведох. Възрастта на респондентите, избрани за изследването, варира от 13 до 52 години. 6
2.3 Моята собствена работа 2.3.1 Експеримент От измерванията установих, че най-много топлина по отношение на теглото се подава към водата в тръбата Орех, а именно 9,80 * 10 6 J/kg. Кокосът беше поставен точно зад него със стойност 8,63 * 10 6 J/kg. Тези относително високи резултати са последвани от две по-малко загрявани култури, а именно слънчогледово семе и фъстъчено или фъстъчено. Те осигуряват вода до 6.87 * 10 6 J/kg, а фъстъците само 6.34 * 10 6 J/kg. Изследваните храни пренасят несравнимо по-малко топлина към течността, а именно 1,44 * 10 6 J/kg за Коледа и само 0,439 * 10 6 J/kg за бисквита. видове Q1/m (0) Δm/m (0) енергийна стойност J/kg% J/kg орех 9.803E + 06-85.0 2.717E + 07 слънчоглед 6.871E + 06-70.6 2.299E + 07 фъстъци 6.344E + 06 - 64.6 2.475E + 07 кокос 8.627E + 06-51.3 1.450E + 07 бисквита 4.391E + 05-23.7 1.000E + 07 Коледа 1.437E + 06-51.3 1.349E + 07 бр. 1. калоричност, процентно отслабване и енергийна стойност на храната 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 орех слънчоглед фъстъчено кокосово бисквити Коледна диаграма бр. 1. калоричност на пробите 10
Орехът също очевидно има най-доброто съотношение между първоначалното и крайното тегло. Изгорени са до 85% от теглото на гайката. Впоследствие втората най-добре изгорена реколта е Слънчогледово семе със 71 процента загуба на тегло. Третият е Фъстъкът, чието тегло е намалено с 65% чрез изгаряне. Кокосът и Коледа имат еднаква загуба на тегло от 51%. Кекс, който загуби само 24% тегло, отново завърши последен. 0-10 -20-30% -40-50 -60-70 -80-90 орех слънчоглед фъстъци кокосова бисквита коледна диаграма бр. 2. Процентна загуба на тегло От наблюдението на експеримента мога да заключа, че въпреки че пробата ще доставя достатъчно голямо количество топлина с добра изолация, не е необходимо да се забравя за подходящо и ефективно отстраняване на дим. Искам да подчертая този факт, защото той не се е появил в литературата, която съм използвал. Това е най-забележимо при изгаряне на фъстъци. 11.
2.3.2 Запитване По темата за растителната енергия, аз създадох проучване, което можете да видите в приложение 1. Фокусирах се върху обща социална извадка от хора на възраст между 13 и 52 години. След оценката стигнах до няколко заключения. Когато ги попитат какво мислят за използването на растителна енергия, по-голямата част от хората избраха опцията а. Необходимо е да се интересувате от алтернативни енергийни източници. Приемам това като добър сигнал за бъдещето, защото виждам интерес към решаването на енергийни проблеми. В допълнение към отговора a. опция c също се появи. Не знам за никаква употреба, дори и само във възрастовата група до двадесет години. Отдавам това на невежеството на по-младите респонденти в тази област, които все още не са взели енергийни уроци в часовете по физика. a b c 80% 17% 3% От втория въпрос на проучването - Знаете ли или сте чували нещо за растителната енергия; имаме възможността да видим, че осъзнаването на енергийната стойност на храната изобщо не е лошо. Само 21% от анкетираните казват, че не знаят нищо за това. Останалите 79% от хората имат минимални повърхностни познания за проблема. До 34% от извадката са имали по-добри познания за растителната енергия. a b c 45% 34% 21% 12
Повечето респонденти се интересуват от това, което консумират само по отношение на вкуса. 28% също избират храни по отношение на калоричност или хранителна стойност. Само 10% от анкетираните не проявяват интерес към избора на храна. a b c 62% 28% 10% Цели 76% от анкетираните мислят за енергийната стойност на храната, която консумират. За моя голяма изненада почти четвърт от анкетираните изобщо не мислят за тази цифра. Да видим отново факта, че по-младите хора не се интересуват много от здравословното хранене. a b 24% 76% Приблизително 50% от анкетираните не придават голямо значение на тази цифра. Значението на тази стойност се увеличава правопропорционално на възрастта на лицата, провели това проучване. Респондентите на възраст под двадесет години не приемат тази информация твърде сериозно, поради факта, че младите хора развиват и повече физическа (спортна) активност. a b 48% 52% 13
На въпрос номер шест: Смятате ли, че е правилно да се храните според енергийните стойности през юношеството; по-голямата част от анкетираните, почти три четвърти, отговориха да, важно е. Останалите 24% от анкетираните, избрали вариант б - не, няма значение; идва отново от групата в рамките на двадесет години. a b 24% 76% От седмия въпрос от проучването - Важна е информацията върху опаковката на храните, която изразява съдържанието на kj на 100 g, когато енергийният източник не е посочен, малко мнозинство от анкетираните - 69% отговориха да. Останалите 31% не смятат, че тази информация е важна, освен ако не се спомене и енергийният източник. a b 31% 69% На осмия и последен въпрос зададох на хората как смятат, че енергията на растенията може да се използва. Почти половината от анкетираните заявяват, че не знаят за какъвто и да е начин за използване на растителната енергия. Относително голям дял от анкетираните виждат бъдещето на енергийната употреба на растенията като заместител на изкопаемите горива и нефт; евентуално като гориво за отопление. Предложено е също така енергията, съхранявана в храната, да се върне на земята, като по този начин се създаде по-ефективен цикъл на прехвърляне на енергия обратно към растенията, т.е. да се направи тор. 14.
3 Заключение Целта на моята работа беше да работя по темата за енергията в растенията и храните. Опитах се да подходя към експеримента с бомбен калориметър, който извърших по най-простия и разбираем начин. Експериментите са една от най-убедителните части на физиката и затова теория, която често може да бъде незабележима, трябва да бъде предадена и визуализирана чрез тях. Тази форма на предоставяне на информация е в пъти по-приемлива и по-лесна за запомняне от хората. По този начин физиката може да бъде по-добре разпространена сред широката общественост. Работата ми се допълва от анкета, в която видях подходящ начин да разбера общите познания по въпроса и служи за мен като първата обратна връзка от хората по темата на моята работа. От оценката на анкетата стигнах до извода, че познанията на респондентите по темата като цяло са задоволителни, въпреки че по-младата част от анкетираните са по-малко загрижени за правилното хранене. 17
4 Списък на използваната литература 1. Янович, Екология в естествените науки Енергийна стойност на храната. Министерство на образованието на Словашката република, Братислава 2002 2. Pastorek Z., Kára J., Jevič P.: Възобновяем източник на енергия от биомаса. FCC PUBLIC, Прага 2004 3. Zámečník Jozef: Přehled stredoškolskej fyziky. Alfa SNTL, Братислава 1984 Уебсайт 1. http://www.chudnutie-ako.sk/ 18
5 Приложения 1. Въпросник с въпроси 2. Пълна таблица на измерените стойности и резултати 19
Възраст на анкетата: Пол: M F (растителна енергия) 1. Какво мислите за използването на растителната енергия? а. Необходимо е да се интересувате от алтернативни енергийни източници b. Приемам го само като въпрос на храна c. Не знам каква да е употреба 2. Знаете ли или сте чували нещо за растителната енергия? а. Да, знам нещо за това b. Да, но само повърхностно c. Не, изобщо нищо 3. Интересувате ли се от това, което ядете? а. Да, по отношение на калориите b. Да, по отношение на вкуса c. Не 4. Мислили ли сте за енергийната стойност на храната, която консумирате? а. Да, б. Не 5. Придавате ли голяма тежест на тези данни? а. Да, б. Не 6. Смятате ли, че е правилно да се храните според енергийните стойности през юношеството? а. Да, важно е b. Не, не е важно 7. Важна ли е информацията върху опаковката на храната, която изразява съдържанието на kj на 100 g, когато енергийният източник не е посочен? а. Да, б. Не 8. Как мислите, как може да се използва растителната енергия? 20.
начална температура на водата крайна температура на водата първоначално тегло тегло на пробата след изгаряне отделена топлина калоричност загуба на тегло центриране тип обем вода 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% орех 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 слънчоглед 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 Фъстъци 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 5 000 E-05-1 100 E-04 9 595 E + 02 5 997 E + 06-68,8 кокос 1000 E-05 2 912 E + 02 3 272 E + 02 36 000 1 900 E-04 9 500 E-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 Е + 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 бисекс 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 Коледа 1.000E-05 2.942E + 02 3.012E + 02 7.000 1.800E-04 9.000 E-05-9000E-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 Пълна таблица на измерените стойности и резултати