• SIMPLY •
MAGNIFICENT
Ovdje se nalazi niz eksperimenata namijenjenih podučavanju učenika o tome kako nauka radi, od generisanja hipoteze, osmišljavanja eksperimenta i do analize rezultata
Copyright ©2022 STEM KLUB, web stranica Amne Dervišagić, All Rights Reserved
Jeste li ikada primijetili oznaku nutritivne vrijednosti koja se nalazi na pakiranju hrane koju kupujete? Jedna od prvih stvari navedenih na pakiranju su kalorije po obroku. Kako se određuje kalorijski sadržaj hrane? Ova aktivnost će uvesti koncept kalorimetrije i istražiti kalorijski sadržaj grickalica. 1770-ih, Joseph Black (1728-1799) bio je jedan od prvih naučnika koji je provodio kalorimetrijske eksperimente s različitim materijalima. Otkrio je da nisu svi materijali jednaki kada je u pitanju prenos topline. Zaključio je da je drugačiji materijali imaju svoju jedinstvenu sposobnost zadržavanja toplinske energije. Neki materijali, poput vode, mogu dobiti veliku količinu topline energije bez značajne promjene temperature, dok će drugi materijali, poput metala, imati dramatičnije promjena temperature za istu količinu dobivene toplinske energije. Ovo svojstvo temelji se uglavnom na strukturi materijala, veličine atoma i molekula i međudjelovanja među njima. U ovom eksperimentu će se za određivanje kalorijskog sadržaja koristiti formula ukojoj će se odrediti promjena temperature određene mase vode usljed izgaranja hrane gdje je m, masa vode, c je specifični toplotni kapacitet vode, a delta T promjena temperature. Tokom ove kalorimetrije, hrana izgara i njena pohranjena energija se brzo pretvara u toplinsku energiju i produkte izgaranja. Toplinska energija koja se oslobađa tada će se prenijeti u vodu u "kalorimetru". Promjena temperature u vodi se zatim mjeri i koristi izračun za količinu toplinske energije koja se oslobađa iz zapaljene hrane. Materijal: Vaga (tačnosti od 0,01 g) Grickalice (smoki, kokice, marshmallows, itd.) Čep od plute Limenka sode, prazna i čista Butan sigurnosni upaljač ili šibice Štap za miješanje, Graduirani cilindar, 50-mL Potporni stalak Metalni prsten sa stezaljkom Termometar Igla, velika ravna Voda, destilirana ili iz slavine, 50 mL metarska traka Sigurnosne mjere Nosite zaštitne naočale kada izvodite ovaj ili bilo koji drugi eksperiment koji koristi hemikalije, toplotu ili stakleno posuđe. Treba biti oprezan pri rukovanju ili postavljanju hrane na iglu. Pustite da se uzorak hrane ohladi prije nego što ga dodirnete ili bacite. Za miješanje tekućine koristite staklenu šipku za miješanje; nikada ne miješati termometrom. Učenicima se ne smije dopustiti da jedu grickalice nakon što ih donesu u laboratorij. Ovaj laboratorij treba izvoditi u dobro prozračenoj prostoriji. Temeljito operite ruke sapunom i vodom prije napuštanja laboratorija. Postupak 1. Gurnite iglu kroz čep tako da glava igle bude u ravnini s čepom. Ako je igla dovoljno velika, pokušajte proći kroz sredinu čepa. Ako je to teško učiniti, pokušajte umetnuti iglu pod kutom kroz bočnu i gornju stranu čepa Napomena: ovo će se odsada nazivati "držač za hranu". (pogledajte sliku) Stavite uzorak hrane na držač za hranu. Izmjerite i zabilježite zajedničku masu držača za hranu i uzorka. Postavite držač za hranu na podnožje potpornog stalka. Graduiranim cilindrom izmjerite i dodajte 50,0 ml vode u praznu, čistu limenku nekog soda napitka Savijte jezičak na konzervi sode i provucite staklenu šipku za miješanje kroz otvor. Ovjesite limenku na postolje pomoću metalnog prstena (vidi sliku). Podesite visinu tako da bude oko 2,5 cm iznad držača za hranu. Umetnite termometar u limenku. Izmjerite i zabilježite početnu temperaturu vode. Zapalite uzorak hrane i centrirajte ga ispod limenke sode. Pustite da se voda zagrije dok uzorak hrane ne prestane gorjeti. Zabilježite maksimalnu (konačnu) temperaturu vode u konzervi. Izmjerite i zabilježite konačnu masu držača za hranu i uzorka. Pustite da se limenka i igla ohlade, a zatim očistite dno limenke i uklonite sve ostatke hrane sa držača hrane. Ponovite korake još dva puta s dva različita uzorka hrane. Evo primjera vježbe:
Izračun:
promjena temperature vode je 5,3 st C Ako za specifični toplotni kapacitet vode uzmemo vrijednost 1 cal/g C, a masu 50 g, onda je Q== 265 cal, odnosno 0,265kcal Izračunajte energetski sadržaj po gramu uzorka hrane. To se postiže dijeljenjem toplinskog dobitka vode (u kalorijama) sa promjenom mase uzorka hrane. Promjena mase iz tabele je 0,1 g dakle, 2,65kcal/g Koristeći informacije na oznaci nutritivne vrijednosti uzorka hrane, izračunajte kilokalorije/gram. (Kalorije po porciji podijelite s brojem grama u porciji.) Usporedite svoj eksperimentalno utvrđeni energetski sadržaj (u kilokalorijama/gram) s izračunatom vrijednošću s naljepnice nutritivne vrijednosti. Izračunajte postotak pogreške za svoj eksperiment. Napomena za učitelja: Ukupni energetski sadržaj u kcal/g za sve namirnice bit će niži od stvarnog energetskog sadržaja navedenog na njihovoj nutritivnoj oznaci. To je zbog jednostavnosti kalorimetra korištenog u ovom eksperimentu. "Atomima našeg tijela se može naći trag u zvijezdama, u cijeloj našoj Galaksiji. Iz tog razloga smo biološki spojeni na svakim drugim živim bićima u svijetu, kemijski povezani sa svim molekulama na Zemlji i sa svim atomima u Svemiru. Ne figurativno, nego doslovno – mi smo zvjezdana prašina. Kao što znamo, kreda je kalcijev karbonat CaCO3. Molarna masa kalcijevog karbonata je M= 100 g/mol. Znajući ovo možemo odrediti koliko molekula krede potrošimo kada na ploči napišemo svoje ime. Potreban materijal: – Vaga (što preciznija, digitalna) – Krede (bijela i u boji) – Ploča za bilježenje kredom – Kalkulator Postupak: Na vagi odredi masu komada krede. Zabilježi izmjerenu masu. Na ploči napiši svoje puno ime i prezime. Ponovo odredi masu istog komadića krede. Ponovno zabilježi masu Oduzmi početnu masu i novu masu. Podijeli tu masu s molarnom masom CaCO3 . Pomnoži taj broj Avogadrovom konstantom. Cijeli rad možete preuzeti i citirati sa linka ispod:
Dervišagić, A. (2016). Broj molekula krede u potpisu učenika. Napredak, 157 (1-2), 221-233. https://hrcak.srce.hr/177232 |
Copyright ©2022 STEM KLUB, All Rights Reserved