Исследовательская работа"Определение удельной теплоты сгорания вещества"

    Тема: Определение удельной теплоты сгорания вещества.

I. Введение

Цель работы: 

вычислить удельную теплоту сгорания чипсов и лапши быстрого приготовления и применение данных при решении задачи в курсе изучения физики по теме: « Энергия топлива. Удельная теплота сгорания»

 Оборудование:

Термометр, рычажные весы, набор для взвешивания, алюминиевый стакан, чипсы, брикет лапши быстро.

II.Основная часть

Известно, что источником энергии, которая используется в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в быту является топливо. Это уголь, нефть, торф, дрова, природный газ и др.

Что такое топливо?

Топливо - это источник энергии(энергоноситель)

При сгорании топлива выделяется энергия, которая затем переводиться в различные виды энергии(чаще всего через преобразование выделяемого при реакциях тепла тепловых двигателей)

За счет чего выделяется энергия?

Вспомним, например, строение молекулы воды. Она состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Если молекулу воды разделить на атомы, то при этом необходимо преодолеть силы притяжения между атомами, т,е совершить работу. Это значит, что следует затратить некоторую энергию. При сжигании топлива атомы соединяются в молекулы, и происходит выделение энергии.

Использование топлива основано как раз на явление выделения энергии при соединении атомов. Так, например, атомы углерода, содержащие в топливе, при горении соединяются с двумя атомами кислорода. При этом образуется молекула оксида углерода – углекислого газа – и выделяется энергия.

Уде́льная теплота́ сгора́ния то́плива  — физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг. Удельная теплота сгорания обозначается буквой  q  и измеряется в Дж/кг.

Чипсы и лапша быстрого приготовления являются продуктами  питания, они еще обладают уникальным свойством -  выделять энергию при сгорании. При расчете двигателей инженеру, необходимо точно знать, какое количество теплоты может выделить сжигаемое топливо. Результаты опытных данных по выделению энергии при сгорании вещества массой 1 кг  приведены в таблице, но ни в одном источнике информации нет удельной теплоты сгорания продуктов питания.

И поэтому мы решили определить удельную теплоту сгорания одной чипсы и брикета лапши быстрого приготовления, и  в начале  своего выступления мы хотим вас познакомить с историей изобретения  этих продуктов питания.

2.Чи́псы (амер. англ. chips, от chip — тонкий кусочек) — закуска, представляющая собой тонкие ломтики картофеля (в британском английском chips — картофель фри), реже — других корнеплодов или различных плодов, как правило, обжаренных в масле (фритюре). В качестве закуски часто подаётся к пиву. Также к чипсам иногда подают дип — густой соус, в который окунают чипсы.

В случае приготовления из высушенного тонкого слоя картофельного пюре, могут называться картофельными вафлями

Картофельные чипсы являются преобладающей частью рынка закусок и полуфабрикатов в западных странах. Мировой рынок картофельных чипсов в 2005 году составил 16,49 млрд. Долл. США. В этом году этот показатель составил 35,5% от общего объема закупочных закусок (46,1 млрд. Долл. США)

Считается, что чипсы случайно придумал Джордж Крам (Джордж «Спек» Крам родился в 1822 году в городе Саратога-Лейк, штат Нью-Йорк; его отец был афроамериканцем, мать — индианкой из племени гуронов; впоследствии Спек взял фамилию Крам). 24 августа 1853 года, на курорте Саратога-Спрингс (США), работая шеф-поваром ресторана гостиницы . По легенде, одним из фирменных рецептов ресторана был «картофель фри». Однажды на ужине железнодорожный магнат  вернул жареный картофель на кухню, пожаловавшись на то, что он «слишком толстый». Шеф-повар, Крам, решив подшутить над магнатом, нарезал картофель буквально бумажной толщины и обжарил. Но блюдо понравилось магнату и его друзьям.

«Чипсы Саратога»
Рецепт прозвали «Чипсы Саратога». Через некоторое время чипсы стали самым популярным фирменным блюдом ресторана.
В 1860 году Крам открыл собственный ресторан (проработал до 1890 года), на каждом столике которого стояла корзина с чипсами. Ресторан быстро стал модным местом среди приезжих на курорт богатых американцев. Крам не продавал чипсы на вынос, но вскоре из-за простоты рецепта чипсы стали предлагаться в большинстве ресторанов.
В 1895 году Уильям Тэппендон начинает «мелкосерийное производство» чипсов, сначала на собственной кухне, позднее строит фабрику. Поставки производятся в Кливленд. Позднее Лаура Скаддер предлагает использовать в качестве упаковки вощёную бумагу. Так появляется концепция «пакетика чипсов». В 1932 году Херман Лэй учреждает в Нэшвилле, штат Теннесси, марку Lay's, которая стала первым национальным брендом чипсов, дожившим до наших дней.

В чипсах содержатся трансжиры, доля которых может достигать 30-60 %. Они нарушают иммунитет человека, увеличивают риск развития диабета, онкологических заболеваний, снижают количество тестостерона, нарушают обмен простагландинов (регулирующих множество процессов в организме и находящихся практически во всех тканях и органах), нарушают работу цитохром с-оксидазы — главного фермента, обезвреживающего канцерогенные и некоторые лекарственные токсины. По результатам 14-летних наблюдений английских учёных, опубликованных в en:British Medical Journal (№ 11, 1998), смертность от ишемической болезни сердца и число инфарктов миокарда среди любителей продуктов, содержащих трансизомеры жирных кислот, намного выше, а рак молочной железы встречается на 40 % чаще

Также в чипсах содержится акриламид (2-пропенамид), наравне с другими крахмалистыми продуктами, подвергавшимися тепловой обработке (например жареном картофеле, хлебе), но не при варении. Это токсичное вещество, поражающее, в основном, нервную систему, печень и почки, возможный канцероген, в виде порошка это вещество может приводить к расстройству нервной системы (потение, слабость конечностей, потеря веса, регенерация и восстановление от 2 до 12 месяцев).

«Роллтон» — торговая марка продуктов быстрого приготовления, продающихся в России, Белоруссии, Украине, Казахстане, Латвии, Литве и Эстонии. В ассортимент компании «Маревен Фуд Сэнтрал» входят: лапша быстрого приготовления, макаронные изделия, картофельное пюре, бульоны, гарниры и приправы.

В 1998 году была основана компания DHV-S, и была запущена первая производственная линия по выпуску вермишели быстрого приготовления. В июле 2000 года началось строительство завода на Северном шоссе города Серпухова. В мае 2001 года была произведена и сертифицирована первая продукция под торговой маркой «Роллтон». Сегодня производством и реализацией продукции быстрого приготовления занимается группа компаний «FG Food».

Торговый дом «Роллтон», входящий в группу компаний «FG Food», — крупнейший производитель продуктов быстрого приготовления. Собственные заводы выпускают различные виды вермишели, лапши, картофельного пюре, бульонов, разнообразные супы и приправы, снеки, а также растворимый кофе и соусы.

Производственные мощности постоянно модернизируются, продукция изготавливается в современных производственных цехах на автоматизированном оборудовании известных мировых фирм. Новейшие технологии позволяют производить высококачественные, экологически чистые продукты. Постоянное совершенствование производства позволяет полностью исключить применение ручного труда.

«Роллтон» предлагает только качественные продукты. В этом — залог надежных деловых контактов компании со своими партнерами.

В нашей исследовательской работе  мы использовали  закон   сохранения и  превращение энергии в тепловых процессах.

Мы  всю энергию,  выделяемую при горении  продуктов питания, приравнивали энергии, которая идет на  нагревания  воды.

1.Измерили массу алюминиевого стакана, используя  рычажные весы и приборы для взвешивания.

mал = 47 грамм           Сал=890

2.Определение массы одной чипсы

Приборы: рычажные весы, набор для взвешивания, одна чипса.

mч = 2,4 грамма

3.Определение  массы брикета лапши быстрого приготовления

Приборы: рычажные весы, набор для взвешивания, брикет лапши быстрого приготовления

mл= 4,12 грамм

4.Определение массы воды и  начальной температуры  воды.

Приборы: штатив с муфтой и лапкой, мензурка, термометр.

mв =  200 грамм               tв1 = 26°C                    Св =4200

Теперь мы используя формулы и измеренные значения находим удельную теплоту сгорания продуктов питания.

5.Qг = Qн

(t2-t1)

=

6. Вычисление удельной теплоты сгорания   брикета лапши  быстрого  приготовления.

q=

q= = 2568436,89 

q  2,6 М

7.Вычисление удельной теплоты сгорания одной чипсы.

q= 

q= =8767429,16

q= 8,8 М 

III. Заключение

Применение данных при решении задачи в курсе изучения физики по теме: « Энергия топлива. Удельная теплота сгорания»

1. Сколько брикетов (масса одного брикета 100грамм) лапши быстрого приготовления надо сжечь, чтобы вскипятить воду массой 3 кг, взятой 20 °С, если вся теплота, выделенная при горении брикетов энергия идет на нагревание воды?(ответ: 4 шт.)
2. На сколько изменится температура воды объёмом 100л, если считать, что вся энергия , выделившуюся при сгорании брикета лапши быстрого приготовления, масса которого равна 500гр? (ответ:31°С)
3. Пакет чипсов весит 36 грамм. Сколько чипсов потребуется сжечь, для того чтобы вскипятить воду объемом 3 л, если начальная температура воды 20°С.  Останется ли в пакете чипсы и сколько?
4. Для приготовления чая турист  положил в чугунный  котелок лёд массой 2 кг, имеющий температуру 0°С. Сколько чипсов для этого потребуется ?(Масса котелка 5 кг)