कैलोरी मान की गणना कैसे करें

क्या आपने कभी सोचा है कि खाद्य लेबल पर कैलोरी की जानकारी कहाँ से आती है? यह कैसे पता लगाया जा सकता है कि भोजन वास्तव में मुंह से हवा की कोशिकाओं तक अपने पथ का अध्ययन किए बिना कितनी ऊर्जा प्रदान करेगा? भोजन के (गैर-पानी) हिस्से को बनाने वाले कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन से उत्पन्न ग्लूकोज अणुओं का उपभोग करना खा?

कैलोरी सामग्री, या कैलोरी मान, किसी पदार्थ की ऊर्जा की वह मात्रा है जो तब मुक्त होती है जब पदार्थ पूरी तरह से "जला" हो जाता है या पूर्ण दहन से गुजरता है। दहन पांच बुनियादी प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाओं में से एक है, और यह हमेशा ऑक्सीजन गैस (O .) की उपस्थिति में होता है₂), अन्य अभिकारक किसी प्रकार का (आमतौर पर कार्बन-आधारित) ईंधन होता है।

• किसी पदार्थ का ऊष्मीय मान आमतौर पर प्रति-मात्रा के आधार पर दिया जाता है, अर्थात जले हुए पदार्थ के प्रति मोल (एम)।

सबसे पहले, कुछ शब्दावली। ए कैलोरी (कैलोरी) 1 ग्राम (ग्राम) पानी का तापमान 1 डिग्री सेल्सियस (डिग्री सेल्सियस) बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा (ऊर्जा) की मात्रा है। पोषण लेबल पर "कैलोरी" वास्तव में किलोकलरीज, या किलो कैलोरी (1,000 कैलोरी) है। रसायन विज्ञान में, ऊर्जा की मानक इकाई जूल (J) है, जो 4.18 कैलोरी के बराबर है। इस प्रकार, 1 भोजन "कैलोरी" बराबर है (1.000)(4.18) जे = 4.18 केजे।

भोजन की ऊर्जा सामग्री को एक विशिष्ट पदार्थ (जैसे, इथेनॉल, एक अमीनो एसिड, ग्लूकोज) के एक ज्ञात द्रव्यमान को एक उपकरण में डालकर मापा जाता है जिसे एक कहा जाता है बम कैलोरीमीटर और प्रतिक्रिया पूरी होने पर मुक्त होने वाली गर्मी की मात्रा को मापना। यह सीलबंद कैलोरीमीटर में पानी के ज्ञात द्रव्यमान के तापमान परिवर्तन को मापने के द्वारा प्राप्त किया जाता है।

इस उप-विज्ञान को. कहा जाता है उष्मामिति, ऊष्मीय मान की सैद्धांतिक गणना के लिए अनुमति देता है। यह जानने पर निर्भर करता है कि एक दिया गया ऊर्जा इनपुट पानी के ज्ञात द्रव्यमान को कैसे बदलता है। वास्तव में, इस मात्रा को कहा जाता है पानी की विशिष्ट गर्मी, कुछ समय के लिए जाना जाता है और नीचे समझाया गया है। (अन्य पदार्थों की विभिन्न रसायन स्थितियों में उपयोग के लिए अपनी विशिष्ट ऊष्मा होती है।)

दहन की गर्मी (या दहन की थैलीपी) का सूत्र एक समीकरण है:

एच = m_C_ΔT

यहाँ, H दहन से निकलने वाली ऊष्मा है, m ऊष्मा संग्राहक के रूप में उपयोग किए जाने वाले पानी के ग्राम में द्रव्यमान है, सी है पानी की विशिष्ट गर्मी (४.१८४ J/g⋅°C), और ΔT °C में तापमान परिवर्तन है।

ऊष्मीय मान सूत्र अक्सर इससे भिन्न दिखता है, क्योंकि H और C को अक्सर भिन्न प्रतीकों द्वारा दर्शाया जाता है। जब तक इकाइयाँ सभी संरेखित होती हैं ताकि आपके पास ऊर्जा की इकाइयाँ (अधिमानतः J) बची रहें, आपके द्वारा उपयोग किया जाने वाला सटीक कैलोरी मान सूत्र कोई मायने नहीं रखता।

इथेनॉल का 15.5 ग्राम नमूना, सी₂एच₆O ("वयस्क पेय पदार्थ" में अल्कोहल) को 2,000 ग्राम H. में जलाया जाता है₂हे (कमरे के तापमान पर 2 लीटर)। इसके परिणामस्वरूप 55 डिग्री सेल्सियस के तापमान में परिवर्तन होता है। इथेनॉल के दहन की दाढ़ की गर्मी (प्रति मोल दहन की गर्मी) क्या है? तत्वों के आणविक भार के लिए एक आवर्त सारणी (संसाधन देखें) देखें।

सबसे पहले, उपस्थित इथेनॉल के मोल की संख्या की गणना करने के लिए एक आवर्त सारणी का उपयोग करें। 1 mol में दो C परमाणु होते हैं (आणविक भार, या MW, 12.0 g; छह एच परमाणु (मेगावाट = 1.07 ग्राम); और एक ऑक्सीजन परमाणु (मेगावाट = 16.0 ग्राम)। इस प्रकार 1 मोल = (2)(12) + (6)(1) + 16 = 46.0 ग्राम। आपके पास 15.5 ग्राम है, तो आपके पास 15.5/46.0 = 0.336 mol है।

अब, द्रव्यमान m से मुक्त ऊर्जा का पता लगाने के लिए उपरोक्त समीकरण का संदर्भ लें, जिसका ज्ञात मान सी, और तापमान पानी का ΔT बदलता है:

एच = (2,000 ग्राम) (4.184 जे/जी⋅ डिग्री सेल्सियस) (55 डिग्री सेल्सियस) = 460,240 जे = 460.24 केजे

अब, इथेनॉल के दहन की दाढ़ गर्मी प्राप्त करने के लिए मौजूद मोल्स की संख्या से विभाजित करें:

(४६०.२४ केजे)/(०.३३६ मोल) = 1,369 kJ/mol.

यह एक पर्याप्त संख्या है, आप किसी ऐसी चीज से क्या उम्मीद करेंगे जिसका इस्तेमाल ऑटोमोबाइल को बिजली देने के लिए किया जा सकता है।