Конкурсний відділ 02 Математика, фізика Енергетична цінність їжі Діяльність загальноосвітньої школи Сівек Міхал, секста Гімназія Івана Белли Л. Новомеське 15, Хандлова Консультант: Mgr. Зузана Чернакова Хандлова 2006
Зміст 1 Вступ. 3 2 Розробка. 4 2.1 Методика обробки. 4 2.1.1 Експеримент. 4 2.1.1.1 Інструменти. 4 2.1.1.2 Процедура. 5 2.1.2 Створення SOČ. 6 2.2 Теоретична довідка. 7 2.2.1 Енергетичність харчових продуктів. 7 2.2.2 Що таке біомаса. 8 2.3 Власна робота. 10 2.3.1 Експеримент. 10 2.3.2 Опитування. 12 2.4 Розв’язання. 15 3 Висновок. 17 4 Список літератури. 18 5 Додатки. 19 2
2 Розробка 2.1 Методологія обробки 2.1.1 Експеримент 2.1.1.1 Допоміжні засоби Банка об'ємом від 2 до 4 літрів, термометр, мірний циліндр, рівнобедрені ваги, пробірка, пробкова пробка, алюмінієва фольга (алюмінієва фольга), цвях, подушечка з -горючий матеріал, ножиці для листового металу, зразки (0,2 г; не рекомендую більшу кількість, щоб вода в трубці не почала кипіти): волоський горіх арахіс - арахіс кокос насіння соняшнику бісквіт різдвяний (сушений) 4
2.1.1.2 Процедура 1. Відрегулюйте балончик за допомогою ножиць з листового металу (згідно з малюнком Рис. 2.1.а) так, щоб необхідна кількість повітря досягла зразка, а також так, щоб було створено отвір для пробірки, досить щільний, щоб не випасти. Далі підготуйте тримач для зразків з пробки, алюмінієвої фольги (алюмінієвої фольги) та цвяха (згідно малюнку Рис. 2.1.b). 2. Налийте 10 мл води у пробірку за допомогою мірного циліндра. Вимірюємо його температуру термометром. Підготуйте і зважте підготовлений зразок і покладіть його на кінець тримача, який ми помістимо під пробірку. (Зразок не повинен доводити воду до кипіння) 3. Запаліть зразок і спостерігайте за підвищенням температури на термометрах, поки зразок не згорить. Запишіть отримане значення і зважте золу зразка. 4. З отриманої інформації ми обчислюємо енергію, що виділяється під час горіння зразка, теплотворну здатність (тепло, що виділяється на масу зразка) та відсоток втрати ваги. Розрахунки записуємо в таблицю. Фіг. 2.1.а рис. 2.1.b 5
2.1.2 Створення SOČ У своїй роботі, шляхом експерименту та отриманих результатів, я хотів ознайомити молодь та широку громадськість з енергетичною цінністю їжі, а отже, підвищити обізнаність людей у цій галузі. У методологічному описі експерименту я спирався переважно на власний досвід, а також на статтю в брошурі Екологія в наукових предметах. У теоретичній частині я зосередився на способах визначення енергетичної цінності їжі та визначенні біомаси. Я користувався професійними книгами (див. Перелік використаної літератури), відповідно до яких визначив основні вживані терміни. Отримуючи матеріали для теоретичної частини, я зіткнувся з браком книг на цю тему, що трохи ускладнило мою роботу. У розділах моєї власної роботи та рішення я логічно базувався на проведеному експерименті та подальших розрахунках. Я також скористався проведеним опитуванням. Вік респондентів, обраних для опитування, коливався від 13 до 52 років. 6
2.3 Моя власна робота 2.3.1 Експеримент За результатами вимірювань я виявив, що найбільше тепла з точки зору ваги надходило до води в трубці з горіхом, а саме 9,80 * 10 6 Дж/кг. Кокосовий горіх поміщали відразу за ним зі значенням 8,63 * 10 6 Дж/кг. Ці порівняно високі результати супроводжуються двома менш обігрітими культурами, а саме насінням соняшнику та арахісом або арахісом. Вони подавали воду до 6,87 * 10 6 Дж/кг, а арахіс - лише 6,34 * 10 6 Дж/кг. Обстежені продукти передавали рідині незрівнянно менше тепла, а саме 1,44 * 10 6 Дж/кг на Різдво та лише 0,439 * 10 6 Дж/кг для Бісквіта. вид Q1/м (0) Δм/м (0) енергетична цінність J/кг% J/кг волоський горіх 9,803E + 06-85,0 2,717E + 07 соняшник 6,871E + 06-70,6 2,299E + 07 арахіс 6,344E + 06 - 64,6 2,475E + 07 кокос 8,627E + 06-51,3 1,450E + 07 бісквіт 4,391E + 05-23,7 1,000E + 07 Різдво 1,437E + 06-51,3 1,394E + 07 номер столу. 1. теплотворна здатність, відсоток втрати ваги та енергетична цінність їжі 1,0E + 07 9,0E + 06 8,0E + 06 7,0E + 06 6,0E + 06 Дж/кг 5,0E + 06 4,0E + 06 3,0E + 06 2,0E + 06 1.0E + 06 0.0E + 00 волоський горіх соняшник арахіс кокосове печиво різдвяна таблиця No. 1. теплотворна здатність зразків 10
Очевидно, волоський горіх має найкраще співвідношення початкової та кінцевої ваги. Спалено до 85% ваги горіха. Згодом другим найкращим обпаленим урожаєм було насіння соняшнику із зниженням ваги на 71 відсоток. Третій - арахіс, вага якого при спаленні зменшився на 65%. Кокосова горіх і Різдво мають однакову втрату ваги на 51%. Кекс, який втратив лише 24% ваги, знову фінішував останнім. 0-10 -20-30% -40-50 -60-70 -80-90 волоський горіх соняшник арахіс кокосове печиво різдвяна діаграма No. 2. Відсоток втрати ваги З спостереження за експериментом я можу зробити висновок, що, хоча зразок буде подавати достатньо велику кількість тепла з хорошою ізоляцією, не варто забувати про належне та ефективне видалення диму. Я хочу наголосити на цьому факті, оскільки він не зустрічався в літературі, якою я користувався. Це найбільш помітно при спалюванні арахісу. 11
2.3.2 Дослідження Щодо теми енергетики рослин, я розробив опитування, яке ви можете переглянути в Додатку 1. Я зосередився на загальній соціальній вибірці людей у віці від 13 до 52 років. Після оцінки я дійшов кількох висновків. На запитання, що вони думають про використання рослинної енергії, переважна більшість людей обрали варіант a. Існує потреба зацікавитись альтернативними джерелами енергії. Я сприймаю це як хороший сигнал на майбутнє, тому що бачу зацікавленість у вирішенні енергетичних проблем. Крім відповіді і. також з’явився варіант c. Я не знаю жодного використання, навіть якщо тільки у віковій групі до двадцяти років. Я пов’язую це з необізнаністю молодих респондентів у цій галузі, які ще не брали уроки енергетики на уроках фізики. a b c 80% 17% 3% З другого запитаного опитування - чи знаєте ви чи чули щось про енергію рослин; ми маємо можливість переконатися, що усвідомлення енергетичної цінності їжі зовсім не погане. Лише 21% респондентів сказали, що нічого про це не знають. Інші 79% людей мають мінімальні поверхневі знання про проблему. Близько 34 відсотків вибірки мали кращі знання про енергію рослин. a b c 45% 34% 21% 12
Більшість респондентів цікавляться тим, що вони споживають лише з точки зору смаку. 28% також вибирають продукти з точки зору калорійності та харчової цінності. Лише 10% респондентів не виявили зацікавленості у виборі їжі. a b c 62% 28% 10% Цілих 76% опитаних думали про енергетичну цінність їжі, яку вони споживають. На моє велике здивування, майже чверть опитаних взагалі не замислюються про цю цифру. Знову побачити той факт, що молоді люди не дуже зацікавлені у здоровому харчуванні. a b 24% 76% Приблизно 50% респондентів не надають великої ваги цій цифрі. Важливість цього значення зростає прямо пропорційно віку осіб, які проводили це опитування. Респонденти, яким не виповнилося двадцять років, не дуже серйозно сприймають цю інформацію через те, що молоді люди також більше розвивають фізичну (спортивну) активність. a b 48% 52% 13
До питання шосте: Чи вважаєте ви правильним харчуватися відповідно до енергетичних цінностей у підлітковому віці; переважна більшість респондентів, майже три чверті, відповіли так, це важливо. Решта 24% респондентів, які обрали варіант b - ні, це не має значення; знову приходить від групи протягом двадцяти років. a b 24% 76% З сьомого опитувального запитання - Важливою є інформація на упаковці харчових продуктів, яка виражає вміст кдж на 100 г, коли джерело енергії не вказано, незначна більшість респондентів - 69% відповіли ствердно. Інші 31% не вважають цю інформацію важливою, якщо не згадується також джерело енергії. a b 31% 69% У восьмому і останньому питанні я задав людям, як вони вважають, що енергію рослин можна використовувати. Майже половина респондентів заявили, що не знають жодного способу використання рослинної енергії. Порівняно велика частка респондентів бачить у майбутньому використання енергії рослин як замінник викопного палива та нафти; можливо як паливо для опалення. Також пропонується повернути енергію, що зберігається в їжі, у землю, створюючи таким чином більш ефективний цикл передачі енергії назад рослинам, тобто вносячи їх в добрива. 14
3 Висновок Метою моєї роботи була робота над темою енергії в рослинах та продуктах харчування. Я спробував підійти до експерименту з калориметром-бомбою, який провів найпростішим і зрозумілішим чином. Експерименти є однією з найбільш вагомих частин фізики, і тому теорія, яка часто може бути непомітною, повинна опосередковуватися та візуалізуватися через них. Ця форма надання інформації є в рази більш прийнятною та легшою для запам’ятовування. Таким чином, фізику можна краще поширити серед широкого загалу. Моя робота доповнюється опитуванням, в якому я побачив підходящий спосіб з’ясувати загальні знання проблеми і служить першим відгуком людей про тему моєї роботи. В результаті оцінки опитування я дійшов висновку, що знання респондентів з цієї теми загалом є задовільним, хоча молодша частина респондентів менше турбується про правильне харчування. 17
4 Список використаної літератури 1. Янович, Екологія в природничих науках Енергетична цінність їжі. Міністерство освіти Словацької Республіки, Братислава 2002 2. Pastorek Z., Kára J., Jevič P.: Відновлюване джерело енергії з біомаси. FCC PUBLIC, Прага 2004 3. Zámečník Jozef: Přehled stredoškolskej fyziky. Alfa SNTL, Братислава 1984 Веб-сайт 1. http://www.chudnutie-ako.sk/ 18
5 Додатки 1. Анкета із запитаннями 2. Повна таблиця виміряних значень та результатів 19
Вік опитування: стать: M F (енергія рослин) 1. Що ви думаєте про використання рослинної енергії? a. Існує потреба зацікавитись альтернативними джерелами енергії b. Я сприймаю це лише як їжу c. Я не знаю жодного використання 2. Чи знаєте ви чи чули щось про енергію рослин? a. Так, я щось знаю про це b. Так, але лише поверхово c. Ні, зовсім нічого 3. Чи цікавить вас те, що ви їсте? a. Так, з точки зору калорій b. Так, щодо смаку c. Ні 4. Чи замислювались ви про енергетичну цінність їжі, яку ви споживаєте? a. Так b. Ні 5. Чи надаєте ви великої ваги цим даним? a. Так b. Ні 6. Чи вважаєте ви правильним харчуватися відповідно до енергетичних цінностей у підлітковому віці? a. Так, це важливо b. Ні, це не важливо 7. Чи вказана інформація на упаковці їжі, яка виражає вміст kj на 100 г, коли джерело енергії не вказаний? a. Так b. Ні 8. Як, на вашу думку, можна використовувати енергію рослин? 20
початкова температура води кінцева температура води початкова вага зразка вага зразка після згоряння виділена теплота теплотворна здатність втрата ваги центрирування типу об'єм води T (0) T ΔT m (0) m Δm Q1 Q1/м (0) Δm/м (0) Q1/m (0) Δm/m (0) m ^ 3 KKK кг кг кг JJ/kg% J/kg% волоський горіх 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 соняшник 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 Арахіс 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 кокосовий горіх 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 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 bis 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 Різдво 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 Повна таблиця виміряних значень та результатів