Les calorimètres sont utilisés pour mesurer l'énergie potentielle. Une calorie est l'énergie nécessaire pour chauffer 1 ml d'eau à 1 degré Celsius. Ces calories ne sont pas les mêmes que celles utilisées pour désigner les aliments sur les étiquettes nutritionnelles, les régimes alimentaires, etc., appelées Calories ou Kcal (1000 calories normales). Avec des matériaux simples et quotidiens, vous pouvez construire un calorimètre maison pour déterminer les calories ou les Kcal d'un échantillon de nourriture.
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Partie 1 sur 3: Construire le calorimètre
Étape 1. Procurez-vous une petite boîte en métal
Ce bidon servira à contenir de l'eau qui sera chauffée dans le cadre des mesures calorimétriques. N'importe quelle petite boîte en métal fera l'affaire, comme celles utilisées pour emballer les légumes ou une canette de soda. Assurez-vous qu'il est vide, propre et ouvert à une extrémité. Si vous utilisez une canette de soda, l'ouverture utilisée pour boire de la canette suffira.
Étape 2. Procurez-vous une plus grande boîte en métal
Vous aurez besoin d'une deuxième boîte en métal, assez grande pour que la petite boîte en métal puisse y tenir avec de la place. N'importe quelle boîte en métal plus grande fonctionnera, comme une boîte de café. Assurez-vous qu'il est vide, propre et ouvert aux deux extrémités.
Étape 3. Percez quatre petits trous dans la petite boîte
À l'aide d'une perforatrice, d'un pic à glace ou d'un autre outil, percez soigneusement quatre petits trous (chacun directement en face de l'autre) dans la petite boîte métallique. Positionnez les trous juste en dessous du rebord de l'extrémité ouverte de la boîte.
Étape 4. Glissez deux tiges minces entre les quatre trous de la boîte
Faites glisser une tige à travers la boîte de l'autre côté, puis répétez avec l'autre tige et les deux trous restants; les deux tiges doivent se croiser. Ces tiges serviront à supporter le petit bidon dans le calorimètre. Les tiges de verre résistantes à la température sont idéales. Si vous n'en avez pas, essayez n'importe quel type de tige solide et ininflammable.
Étape 5. Remplissez le petit bidon d'eau
À l'aide d'un cylindre gradué, d'une fiole ou d'un autre récipient, versez 100 ml d'eau distillée dans la petite boîte métallique.
Étape 6. Mesurez la température de l'eau
À l'aide d'un thermomètre à mercure (pas numérique), prenez la température initiale de votre eau. Vous devrez peut-être laisser le thermomètre dans l'eau pendant un certain temps afin qu'il puisse obtenir une lecture précise de l'eau (qui peut changer la température lorsqu'elle s'ajuste à la température ambiante).
Laissez le thermomètre dans l'eau; vous en aurez besoin pour faire une autre lecture plus tard
Étape 7. Placez la petite boîte à l'intérieur de la plus grande
La petite boîte métallique doit reposer solidement à l'intérieur de la plus grande, soutenue par des tiges en verre ou en un autre matériau ininflammable.
Étape 8. Dépliez un trombone et insérez une extrémité dans un bouchon en liège
Un trombone de taille standard sera utilisé pour maintenir la nourriture à l'intérieur du calorimètre. Dépliez complètement le trombone pour qu'il forme un seul long brin. Insérez une extrémité du brin dans le liège. Assurez-vous qu'il peut tenir debout avec le trombone déplié vers le haut.
Partie 2 sur 3: Utilisation du calorimètre
Étape 1. Obtenez de la nourriture à tester
Pesez les aliments à l'aide d'une balance précise et enregistrez la mesure. Vous n'aurez besoin que d'une petite quantité de nourriture. Les bons choix incluent une cacahuète décortiquée, des croustilles ou d'autres aliments riches en matières grasses.
Étape 2. Préparez le porte-aliments en liège
Enroulez soigneusement l'extrémité du trombone qui ne colle pas dans le bouchon autour de l'aliment que vous allez tester (ou percez-le avec le trombone).
Étape 3. Allumez la nourriture
Placez le bouchon sur une surface plane et ininflammable de sorte que la nourriture sur le trombone colle vers le haut. Allumez les aliments à l'aide d'un briquet au butane ou d'un autre appareil. Dès qu'il prend feu, placez les bidons dessus.
Soyez très prudent en allumant les aliments et en plaçant les boîtes de conserve dessus afin de ne pas vous brûler
Étape 4. Laissez la nourriture brûler
Gardez les boîtes de conserve sur la nourriture aussi longtemps qu'il le faudra pour brûler complètement. Au fur et à mesure que la nourriture brûle, elle chauffera l'eau dans la petite boîte qui est en suspension dans la grande boîte.
Surveillez attentivement la nourriture pendant qu'elle brûle. S'il s'éteint rapidement, avant que les aliments ne brûlent complètement, rallumez-le
Étape 5. Vérifiez la température de l'eau
Une fois que les aliments ont complètement brûlé, remuez l'eau dans la petite boîte à l'aide du thermomètre. Notez la température de l'eau chauffée.
Soyez prudent lorsque vous déplacez ou touchez le calorimètre, car les boîtes et autres pièces peuvent être très chaudes
Étape 6. Pesez la nourriture brûlée
Une fois que les aliments brûlés ont complètement refroidi, retirez-les du trombone. Pesez-le à nouveau et enregistrez la mesure.
Partie 3 sur 3: Calculer
Étape 1. Comprenez la formule dont vous aurez besoin pour calculer les calories
La formule utilisée pour déterminer la valeur calorique d'un échantillon d'aliment à l'aide d'un calorimètre maison est relativement simple: calories = volume d'eau (en mL) x le changement de température (en Celsius) de l'eau.
Étape 2. Rassemblez les données dont vous avez besoin pour calculer
Si vous remplissez le petit bidon avec exactement 100 ml d'eau distillée, vous connaissez déjà le volume d'eau (100 ml). Si vous avez enregistré la température initiale de l'eau et sa température après la combustion des aliments, vous pouvez déterminer le changement de température en soustrayant la plus petite valeur de la plus grande.
Par exemple, si l'eau dans la boîte était initialement de 35 degrés Celsius, puis de 39 degrés Celsius après la combustion des aliments, alors vous avez un changement de température de 4 degrés (39-35 = 4)
Étape 3. Calculez les calories contenues dans les aliments
À l'aide de la formule et des données que vous avez recueillies, déterminez le nombre de calories contenues dans les aliments que vous avez analysés.
- Par exemple, si vous aviez un changement de température de 4 degrés, alors l'aliment contenait 400 calories (400 = 100 ml x 4, en utilisant la formule calories = volume d'eau x le changement de température de l'eau)
- Pour déterminer Kcal de la nourriture, multipliez le changement de température de l'eau par le volume d'eau en litres. En utilisant l'exemple ci-dessus, l'échantillon contiendrait 0,4 Kcal (0,4 Kcal = 0,100 L d'eau x 4)
