Энергетическая ценность йогуртов с точки зрения физики

МУНИЦИПАЛЬНАЯ УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СТАРШЕКЛАССНИКОВ «ЛОМОНОСОВСКИЕ ЧТЕНИЯ»

Направление физика

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ ЙОГУРТОВ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ФИЗИКИ

Исследовательская работа

                                                            Выполнена учеником  9 «А» класса  

          МОУ «Средняя общеобразовательная школа  

           № 4 им. Ю.А.Гагарина»

            МО «Котлас» Архангельской области    

            Оськиным Глебом Дмитриевичем

             Научный руководитель -

                                                                               учитель физики и технологии,

МОУ «Средняя общеобразовательная школа

              № 4 им. Ю.А.Гагарина»

     МО «Котлас» Архангельской области                                                                                    

                                                                                 Зорин Альберт Валерьевич.

.

         г.Котлас,  2015

Оглавление

Введение  ………………………………………………………………………………..3                                                                                                                                  

Глава 1  Йогурты………………………………………………………………………...4

Глава 2 Животные способные вырабатывать электричество………………………6                                  

Глава 3 Энергия йогурта………………………………………………………………7                                                                                                                                

Заключение……………………………………………………………………………..9                                                                                                                                                                                    

Библиографический список…………………………………………………………..10                                                                                                            

Приложение 1 Таблица напряжений…………………………………………………11                                                                                                                                                                                                                                      

Введение

Современный мир стоит на грани экологической катастрофы. Заводы, фабрики и автомобили загрязняют атмосферу. Человечество ищет альтернативные источники энергии, которые являются экологически чистыми. К альтернативным источникам относят – энергию ветра, геотермальные станции, энергию солнца, воды. В основном они предназначены для использования в промышленных масштабах.

К источникам энергии относят и гальванические элементы, в быту именуемые «батарейка».  В гальваническом элементе происходит преобразование химической энергии в электрическую энергию. После эксплуатации  элементы необходимо правильно утилизировать.  

Химические процессы протекают не только в химических источниках, но и в кисломолочных продуктах. Возможно, ли использовать эти продукты,  как альтернативный источник энергии?  В сети Интернет было выложено видео, что стаканчик йогурта является источником энергии для светодиода.

Йогурт — кисломолочный продукт с повышенным содержанием обезжиренных веществ молока, изготовляемый путём сквашивания протосимбиотической смесью чистых культур, а именно болгарская палочка и термофильный стрептококк [1],[4].

Основной метод исследования: опытно-экспериментальный.

Цель работы: определить являются ли йогурты источником электрического тока и возможность их использования в качестве альтернативных источников энергии.

Задачи: 

 1)подготовить информацию о йогуртах;

  2)выбрать йогурты для проведения эксперимента;

  3) «зажечь» светодиод (проверить достоверность видео).

Предмет исследования: йогурты.

Объект исследования: молочная сыворотка.

Гипотеза: если йогурты могут являться источником электрического тока, то их можно использовать в качестве альтернативного источника энергии.

Глава 1 Йогурты

Слово «йогурт» — турецкое (тур.yoğurt), и означает «сгущенный». Скифы и родственные им кочевые народы издавна перевозили молоко в бурдюках на спинах коней и ослов. Из воздуха и шерсти в продукт попадали бактерии, на жаре происходило брожение, а постоянная тряска довершала дело, превращая молоко в густой кислый напиток, который долго не портился и при этом сохранял все полезные свойства.  Первым о нём сообщил Плиний Старший, написавший в своей «Естественной истории»: «Скифы умеют сгущать молоко, превращая его в кислый и весьма вкусный напиток».  Для питья этот напиток разбавляли водой, а для еды подсушивали, получая что-то вроде творога. По одной из версий, первыми, кто стал изготовлять продукт, напоминающий йогурт, были древние фракийцы.  Они разводили овец и заметили, что прокисшее молоко сохраняется дольше, чем свежее, и стали смешивать свежее с закваской из прокисшего молока, тем самым получив первый йогурт. По другой версии, первыми были древние булгары. Сначала они изготовляли напиток кумыс из лошадиного молока.  Впоследствии, когда они осели на Балканском полуострове и создали  Первое болгарское царство, они стали разводить овец и изготовлять йогурт из овечьего молока.  В Европе некоторую известность йогурт приобрёл в связи с болезнью живота короля Лудовика XI. Король никак не мог излечиться, и ему помог некий врач из Константинополя, который принёс ему балканский йогур. Будучи признательным, французский король распространил информацию о еде, спасшей ему жизнь.  Микрофлору болгарского йогурта впервые изучил болгарский студент медицины Cnfvty Uhbujhjd на кафедре проф. Массол в университете Женевы. В 1905 г. он описал её как состоящую из одной палочковидной и одной сферической молочнокислой бактерии. В 1907 году палочковидную бактерию назвали Lactobacillus Bolgarus в честь Болгарии, в которой она была впервые открыта и использована, а сферическую — Streptococcus thermophilus. И.И.Мечников первый оценил значимость открытия, которое сделал Григоров, и как директор Института Пастёра пригласил его в Париж, чтобы провести лекцию на тему своего открытия перед всеми ведущими микробиологами того времени [2].   Исследуя вопросы старения, и собрав данные по 36 странам, Мечников установил, что самое большое количество «столетников» — в Болгарии — 4 на 1000 человек. Так как он изучал кишечную флору, он связал это с болгарским йогуртом (в Болгарии его также называют кисело мляко — «кислое молоко»). В своих трудах он стал представлять широкой общественности полезность болгарского йогурта.  До конца своей жизни Мечников ежедневно употреблял не только молочнокислые продукты, но даже чистые продукты Болгарской палочки [6].

 В настоящее время ассортимент молочной продукции настолько обширен, что остановить свой выбор на чем-либо одном достаточно сложно. То же самое касается и видов йогурта, которые различаются в зависимости от многих показателей. Так, например, исходя  из жирности продукта,  бывают йогурты с незначительным содержанием жиров, а есть и такие, в которых массовая доля жира достигает 5% [5].

Кроме того, существует еще масса видов йогурта, среди которых выделяется питьевой продукт, который потому так и называется, что употреблять его нужно не при помощи ложки, а выпивая прямо из бутылочки. В зависимости от состава йогурта этот продукт делится на натуральный, в котором ничего не должно быть кроме молока и закваски, и продукт со всевозможными пищевыми добавками.  В качестве последних могут выступать ароматизаторы,  фруктово-ягодное сырье, какао и многие другие. Сначала молоко получает «дозу» полезных бактерий. Два микроорганизма — болгарская палочка и термофильный стрептококк — добавляют в пастеризованное молоко.  Пока оно еще теплое, бактерии превращают сахар в особую молочную субстанцию, что и делает йогурт таким вкусным. Она воздействует на белки, образуя мягкий сгусток. Другой микроорганизм — палочка ацидофильная — также добавляют в некоторые виды йогурта, чтобы сделать его более полезным для здоровья, в результате чего лактоза, белки, микроэлементы и небольшое количество жиров превращаются в хорошо усваиваемый продукт [3].

Глава 2 Животные способные вырабатывать электричество

Среди немногочисленных представителей животного мира встречаются обладатели удивительной способности вырабатывать и накапливать электричество. Один из них – электрический угорь. Самым удивительным качеством этой рыбы считается её способность вырабатывать электричество. Поскольку вода отличный проводник, примечательно, что сам угорь не страдает от электрических разрядов. Каким же образом это происходит? Угорь имеет уникальные органы, напоминающие по устройству аккумуляторные банки. Занимают они около 40% его туловища. Каждая вырабатывающая ток клетка содержит внутри себя небольшое количество отрицательно заряженных ионов, а снаружи клетки ионы заряжены положительно. Естественно, такой электрический потенциал ничтожно мал. Но когда количество таких клеток насчитывает от 6 до 10 тысяч в одной цепочке, напряжение может достигнуть 500 вольт! Таких параллельно соединённых цепочек насчитывается около 700 на каждой стороне туловища угря. Их общий разряд равен примерно 1 амперу. Так же многие из нас знают об электрических скатов.  Электрические скаты, или гнюсообразные — отряд хрящевых рыб, у которых по бокам тела между головой и грудными плавниками расположены почкообразные парные электрические органы, состоящие из видоизменённой мышечной ткани. Электрический сом  — вид придонных пресноводных рыб.  Электрические сомы, обитают в тропических и субтропических водоёмах Африки. Электрического сома причисляют к сильноэлектрическим рыбам. У всех этих рыб есть специальные клетки, которые вырабатывают электричество, но таких клеток нет в йогуртах.

Глава 3 Энергия йогурта

Для проверки энергетических свойств йогуртов были выбраны экспериментальные образцы:  Фруттис, Эрмигурт карамель, Эрмигурт шоколад, Активиа и питьевой йогурт. Энергия, образующаяся в результате химических процессов и размножения бактерий, должна быть преобразована в электрическую энергию.  Одним из параметров электрической энергии является напряжение, величину которого  определяют вольтметром.   Из сравнения результатов измерения,  можно сделать вывод, что максимальное напряжение выдают йогурты «Фруттис» и «Активиа» - 0.072 В и 0.026 В соответственно. Последовательное соединение йогуртов   «Фруттис + Эрмигурт карамель + Эрмигурт шоколад + Активиа» позволяет получить напряжение 0.151 В – 0.156  В (прил. табл.).  При подключении питьевого йогурта напряжение уменьшилось до 0.081 В.

Смешивание йогуртов не привело к ожидаемому увеличению энергии. Напряжение составило 0.032 В.

Экспериментально было установлено, что полярность источника зависит от расположения щупов мультиметра.

Зависимости напряжения от расстояния между щупами и высотой йогурта не обнаружено.

Напряжения одного  стаканчика йогурта,  недостаточно для свечения светодиода, так  как  минимальное напряжение, на которое рассчитан светодиод  равно 1 В. Светодиодная лампа относится к типу полупроводниковых приборов. Она имеет свойство пропускать ток только в одном направлении.

 Вычислим   количество стаканчиков  йогуртов для получения необходимого напряжения. При согласном  включении источников напряжение определяется выражением

U = U1 + U2 + …… + Un, где n - количество йогуртов    

                                          n  =  = 14

 Напряжение 16 банок йогурта «Фруттис» соединённых  последовательно оказалось меньше 1 В  и составило 0.059 В.  

При встречном включении источников, общее напряжение равно алгебраической сумме напряжений каждого источника. Если один или несколько йогуртов включены одноимёнными полюсами (встречный режим), то это может быть причиной уменьшения общего напряжения.

Изменение полярности включения йогуртов к значительному увеличению напряжения не привело. Следовательно,  причиной уменьшения напряжения является фактор,  связанный с химическими процессами.

Учитывая свойство светодиода пропускать ток в одном направлении, была изменена полярность подключения лампы.  Ожидаемых  результатов не получили. Свечение светодиода достигнуто не было.

Можно сделать вывод, что данного количества йогуртов недостаточно для свечения светодиода.

          Рассчитаем количество йогуртов и их стоимость для включения лампы  на      220 В.

                                          n =  = 3100  

Один стаканчик йогурта стоит 20 рублей. Стоимость энергии получаемой от 3100 йогуртов равна  3100·20 = 62000 рублей.

Если кисломолочные продукты длительно находятся в тёплом помещении, то они скисают. То же самое должно произойти и с йогуртами.

Йогурты (два образца)  помещены в тёплое тёмное место на неделю.  Измеренное напряжение незначительно отличалось от напряжения «нормального» йогурта.

Заключение

Йогурты, как продукты питания, являются полезными и вкусными. В результате химических процессах, протекающих в йогуртах, они способны вырабатывать электрическую энергию. Величина напряжения зависит от состава йогурта. Попытка увеличить напряжение путём последовательного соединения нескольких стаканчиков йогурта к положительным результатам не привела.

Можно сделать вывод: йогурты являются источниками электрической энергии, но в качестве альтернативного источника их использовать нельзя. Один стаканчик йогурта не способен «зажечь» светодиод. Возможно видео в интернете это видеомонтаж.

Библиографический список

1. http://medportal.ru/budzdorova/final/1234
2. http://zakvaskin.ru/become/46
3. http://www.valiorussia.ru/catalog/22
4. http://www.goodsmatrix.ru/goods-catalogue/Sour-milk-products/Yoghurts.html
5. http://www.inmoment.ru/beauty/health-body/yogurt.html
6. https://www.google.ru/search?q=картинки

Приложение 1

Таблица напряжений