Gıda etiketlerindeki kalori bilgilerinin nereden geldiğini hiç merak ettiniz mi? Yiyeceklerin ağızdan hangi hücrelere doğru hareket ettiğini gerçekten incelemeden ne kadar enerji sağlayacağını bilmek nasıl mümkün olabilir? Yiyeceklerin (su olmayan) kısımlarını oluşturan karbonhidratlardan, yağlardan ve proteinlerden üretilen glikoz moleküllerini tüketerek yemek?
Kalori içeriği veya kalorifik değer, bir maddenin, madde tamamen "yandığında" veya tamamen yandığında serbest kalan enerji miktarıdır. Yanma, kimyasal reaksiyonların beş temel türünden biridir ve her zaman oksijen gazının (O2), diğer reaktan bir tür (genellikle karbon bazlı) yakıttır.
- Bir maddenin kalorifik değeri genellikle miktar başına, yani yakılan maddenin molü (m) başına verilir.
Kalorifik Yakıt Enerjisi Nasıl Ölçülür?
İlk olarak, bazı terminoloji. bir kalori (cal), 1 g (gram) suyun sıcaklığını 1 santigrat derece (°C) yükseltmek için gereken ısı (enerji) miktarıdır. Beslenme etiketlerindeki "kaloriler" aslında kilokalori veya kcal'dir (1.000 cal). Kimyada standart enerji birimi joule'dür (J), 4.18 cal'ye eşittir. Böylece, 1 gıda "kalorisi" (1.000)(4.18) J = 4.18 kJ'ye eşittir.
Gıdanın enerji içeriği, belirli bir maddenin (örn. etanol, amino asit, glikoz) bilinen bir kütlesini, adı verilen bir cihaza koyarak ölçülür. bomba kalorimetresi ve reaksiyon tamamlanınca açığa çıkan ısı miktarının ölçülmesi. Bu, kapalı kalorimetrede bilinen bir su kütlesinin sıcaklık değişiminin ölçülmesiyle gerçekleştirilir.
adı verilen bu alt bilim kalorimetre, kalorifik değerin teorik olarak hesaplanmasını sağlar. Belirli bir enerji girişinin bilinen bir su kütlesini nasıl değiştirdiğini bilmeye bağlıdır. Aslında, bu miktar olarak adlandırılan suyun özgül ısısı, bir süredir bilinmektedir ve aşağıda açıklanmıştır. (Diğer maddelerin farklı kimya durumlarında kullanım için kendi özel ısıları vardır.)
Yakıtın Kalorifik Değeri Nasıl Hesaplanır
Yanma ısısı (veya yanma entalpisi) formülü bir denklemdir:
H = m_C_ΔT
Burada H yanma sonucu açığa çıkan ısıdır, m ısı toplayıcı olarak kullanılan suyun gram cinsinden kütlesidir, C bu suyun özgül ısısı (4.184 J/g⋅°C) ve ΔT, °C cinsinden sıcaklık değişimidir.
Kalorifik değer formülü genellikle bundan farklı görünür, çünkü H ve C genellikle farklı sembollerle temsil edilir. Birimlerin tümü, enerji birimleriyle (tercihen J) bırakılacak şekilde hizalandığı sürece, kullandığınız kesin kalorifik değer formülü önemli değildir.
Kalorifik Değer Hesaplama Örneği
15.5 gram etanol numunesi, C2H6O ("yetişkin içecekleri"ndeki alkol) 2.000 g H'de yakılır.2O (oda sıcaklığında 2 litre). Bu, 55 °C'lik bir sıcaklık değişimine neden olur. Etanolün molar yanma ısısı (mol başına yanma ısısı) nedir? Elementlerin moleküler ağırlıkları için periyodik tabloya bakın (Kaynaklara bakın).
İlk olarak, mevcut etanolün mol sayısını hesaplamak için periyodik bir tablo kullanın. 1 mol, iki C atomu içerir (molekül ağırlığı veya MW, 12.0 g; altı H atomu (MW = 1.07 g); ve bir oksijen atomu (MW = 16.0 g). Böylece 1 mol = (2)(12) + (6)(1) + 16 = 46.0 g. 15.5 g'ınız var, yani 15.5/46.0 = 0.336 mol var.
Şimdi, bilinen değeri olan m kütlesinden serbest kalan enerjiyi bulmak için yukarıdaki denkleme bakın. C, ve suyun sıcaklık değişimi ΔT:
H = (2.000 g)(4.184 J/g⋅°C)(55 °C) = 460.240 J = 460.24 kJ
Şimdi, etanolün molar yanma ısısını elde etmek için mevcut mol sayısına bölün:
(460.24 kJ)/(0.336 mol) = 1.369 kJ/mol.
Bu, otomobillere güç sağlamak için kullanılabilecek bir şeyden bekleyeceğiniz önemli bir sayıdır.
