Zhrnutie na Energetická hodnota potravín a jej meranie

Energetická hodnota potravín a jej meranie: Sprievodca

Zhrnutie Test znalostí Kartičky Podcast Myšlienková mapa

Úvod

Všetko živé potrebuje energiu na rast, pohyb a udržiavanie telesnej teploty. Potraviny sú pre nás zdrojom tejto energie. Energetickú hodnotu potravín možno určiť rôznymi spôsobmi, najčastejšie spaľovaním v laboratórnom kalorimetri alebo praktickým pokusom so skúmavkou a vodou.

Základné pojmy

Energetická hodnota potraviny: množstvo energie uvoľnené spálením danej potraviny, udávané v jouloch (J), kilojouloch (kJ) alebo kilokalóriách (kcal).

Tepelná kapacita vody: množstvo tepla potrebné na zvýšenie teploty 1 kg vody o $1^\circ\mathrm{C}$, $c_{\text{vody}} = 4200\ \mathrm{J,kg^{-1},^{\circ}C^{-1}}$.

Ako zmerať energiu potravy doma (pokusušký postup)

Pripravíme zariadenie: plechovku s otvorom pre skúmavku, skúmavku s vodou, teplomer, korkovú zátku a špendlík.
Do skúmavky nalejeme presne $20\ \mathrm{ml}$ vody (to je $0{,}020\ \mathrm{kg}$).
Zmerieme počiatočnú teplotu vody $t_s$.
Na špendlíku pripevníme malý kúsok jadra orecha (cca $0{,}2\ \mathrm{g}$) a spálime ho pod skúmavkou.
Zmeráme konečnú teplotu vody $t$ a vypočítame zmenu $\Delta t = t - t_s$.
Vypočítame prijaté teplo vodou: $$Q_s = c_{\text{vody}} \cdot m_s \cdot \Delta t$$ kde $m_s$ je hmotnosť vody v kilogramoch.
Prepočítame výsledok na 100 g orechov (z malého kusu na 100 g).

Príklad výpočtu (postup krok po kroku)

Predpokladáme merané hodnoty ako príklad: $m_s = 0{,}020\ \mathrm{kg}$, $t_s = 20^\circ\mathrm{C}$, $t = 23^\circ\mathrm{C}$, teda $\Delta t = 3^\circ\mathrm{C}$.

Vypočítame teplo prijaté vodou spálením kúska orecha ($0{,}2\ \mathrm{g} = 0{,}0002\ \mathrm{kg}$): $$Q_s = 4200 \cdot 0{,}020 \cdot 3 = 252\ \mathrm{J}$$ Toto je energia uvoľnená spálením $0{,}2\ \mathrm{g}$ orecha. Pre 100 g orechov (100 g = $0{,}100\ \mathrm{kg}$) urobíme priamy prepočet pomerom hmotností: $$Q_{100} = Q_s \cdot \frac{0{,}100}{0{,}0002}$$ Vypočítame pomer: $\dfrac{0{,}100}{0{,}0002} = 500$. Preto $$Q_{100} = 252 \cdot 500 = 126;000\ \mathrm{J} = 126\ \mathrm{kJ}$$

Poznámka: toto je len ilustračný príklad. Skutočné merania môžu viesť k iným číslam.

Tipy pri meraní a možné chyby

Teplo uniká do okolitého vzduchu cez steny plechovky namiesto toho, aby zahrievalo vodu.
Nie všetko teplo z horiaceho orecha dopadne do vody (časť sa stratí pri spálení zvyškov, pri ohrievaní plechovky a vzduchu).
Neúplné spaľovanie môže znížiť nameranú energiu.
Nepresné meranie hmotnosti orecha alebo objemu vody zvodí výsledok.
Použitý kúsok musí byť malý, aby voda nevrie a teplomer meral spoľahlivo.

Porovnanie s tabuľkovou hodnotou

Tabuľkové hodnoty uvádzajú pre 100 g jadier vlašských orechov približne $2700\ \mathrm{kJ}$. Praktický domáci pokus často ukáže oveľa menšie hodnoty (ako v príklade $126\ \mathrm{kJ}$) z dôvodu veľkých tepelných strát a neúplného spaľovania.

Tabuľka: jednotky energie a prepočet

Jednotka	Význam	Prepočet
$1\ \mathrm{J}$	joule	základná jednotka energie
$1\ \mathrm{kJ}$	kilojoule	$1\ \mathrm{kJ} = 1000\ \mathrm{J}$
$1\ \mathrm{kcal}$	kilokalória	približne $4{,}184\ \mathrm{kJ}$

Praktické použitie

Zmerané energetické hodnoty nám pomáhajú plánovať jedlá a porcie.
Výživa (tá časť, ktorú nepreberáme tu) využíva tieto údaje na určenie, koľko energie potrebujeme denne.

💡 Věděli jste?Fun fact: Orechy sú koncentrovaným zdrojom energie; napríklad 100 g vlašských orechov obsahuje približne toľko energie ako veľký obed pre niektorých ľudí, preto stačí malé množstvo na získanie veľkej energie.

Záver

Meranie energetickej hodnoty potravín je možné vykonať jednoduchým domácim pokusom spaľovaním malého kúsku pod skúmavkou s vodou. Výsledky treba brať opatrne, lebo domáci pokus má mnohé zdroje chyby. Laboratórne metódy (bombový kalorimeter) dávajú presnejšie výsledky, ktoré sú v tabuľkách.

Energetická hodnota potravín - orech

Klíčové pojmy: Energetická hodnota udáva energiu uvoľnenú spaľovaním potravín, Jednotky: J, kJ, kcal a prepočet $1\ \mathrm{kJ}=1000\ \mathrm{J}$, Tepelná kapacita vody $c_{\text{vody}}=4200\ \mathrm{J\,kg^{-1}\,^{\circ}C^{-1}}$, V pokuse použijeme $m_s=0{,}020\ \mathrm{kg}$ vody a meráme $\Delta t$, Vzorec: $Q_s=c_{\text{vody}}\,m_s\,\Delta t$, Prepočet z malého kusu na 100 g sa robí pomerom hmotností, Domáci pokus má veľké tepelné straty a neúplné spaľovanie, Tabuľková hodnota pre 100 g vlašských orechov je približne $2700\ \mathrm{kJ}$

## Úvod Všetko živé potrebuje energiu na rast, pohyb a udržiavanie telesnej teploty. Potraviny sú pre nás zdrojom tejto energie. Energetickú hodnotu potravín možno určiť rôznymi spôsobmi, najčastejšie spaľovaním v laboratórnom kalorimetri alebo praktickým pokusom so skúmavkou a vodou. ## Základné pojmy > Energetická hodnota potraviny: množstvo energie uvoľnené spálením danej potraviny, udávané v jouloch (J), kilojouloch (kJ) alebo kilokalóriách (kcal). > Tepelná kapacita vody: množstvo tepla potrebné na zvýšenie teploty 1 kg vody o $1^\circ\mathrm{C}$, $c_{\text{vody}} = 4200\ \mathrm{J\,kg^{-1}\,^{\circ}C^{-1}}$. ## Ako zmerať energiu potravy doma (pokusušký postup) 1. Pripravíme zariadenie: plechovku s otvorom pre skúmavku, skúmavku s vodou, teplomer, korkovú zátku a špendlík. 2. Do skúmavky nalejeme presne $20\ \mathrm{ml}$ vody (to je $0{,}020\ \mathrm{kg}$). 3. Zmerieme počiatočnú teplotu vody $t_s$. 4. Na špendlíku pripevníme malý kúsok jadra orecha (cca $0{,}2\ \mathrm{g}$) a spálime ho pod skúmavkou. 5. Zmeráme konečnú teplotu vody $t$ a vypočítame zmenu $\Delta t = t - t_s$. 6. Vypočítame prijaté teplo vodou: $$Q_s = c_{\text{vody}} \cdot m_s \cdot \Delta t$$ kde $m_s$ je hmotnosť vody v kilogramoch. 7. Prepočítame výsledok na 100 g orechov (z malého kusu na 100 g). ### Príklad výpočtu (postup krok po kroku) Predpokladáme merané hodnoty ako príklad: $m_s = 0{,}020\ \mathrm{kg}$, $t_s = 20^\circ\mathrm{C}$, $t = 23^\circ\mathrm{C}$, teda $\Delta t = 3^\circ\mathrm{C}$. Vypočítame teplo prijaté vodou spálením kúska orecha ($0{,}2\ \mathrm{g} = 0{,}0002\ \mathrm{kg}$): $$Q_s = 4200 \cdot 0{,}020 \cdot 3 = 252\ \mathrm{J}$$ Toto je energia uvoľnená spálením $0{,}2\ \mathrm{g}$ orecha. Pre 100 g orechov (100 g = $0{,}100\ \mathrm{kg}$) urobíme priamy prepočet pomerom hmotností: $$Q_{100} = Q_s \cdot \frac{0{,}100}{0{,}0002}$$ Vypočítame pomer: $\dfrac{0{,}100}{0{,}0002} = 500$. Preto $$Q_{100} = 252 \cdot 500 = 126\;000\ \mathrm{J} = 126\ \mathrm{kJ}$$ Poznámka: toto je len ilustračný príklad. Skutočné merania môžu viesť k iným číslam. ## Tipy pri meraní a možné chyby - Teplo uniká do okolitého vzduchu cez steny plechovky namiesto toho, aby zahrievalo vodu. - Nie všetko teplo z horiaceho orecha dopadne do vody (časť sa stratí pri spálení zvyškov, pri ohrievaní plechovky a vzduchu). - Neúplné spaľovanie môže znížiť nameranú energiu. - Nepresné meranie hmotnosti orecha alebo objemu vody zvodí výsledok. - Použitý kúsok musí byť malý, aby voda nevrie a teplomer meral spoľahlivo. ## Porovnanie s tabuľkovou hodnotou Tabuľkové hodnoty uvádzajú pre 100 g jadier vlašských orechov približne $2700\ \mathrm{kJ}$. Praktický domáci pokus často ukáže oveľa menšie hodnoty (ako v príklade $126\ \mathrm{kJ}$) z dôvodu veľkých tepelných strát a neúplného spaľovania. ## Tabuľka: jednotky energie a prepočet | Jednotka | Význam | Prepočet | | --- | ---: | ---: | | $1\ \mathrm{J}$ | joule | základná jednotka energie | | $1\ \mathrm{kJ}$ | kilojoule | $1\ \mathrm{kJ} = 1000\ \mathrm{J}$ | | $1\ \mathrm{kcal}$ | kilokalória | približne $4{,}184\ \mathrm{kJ}$ | ## Praktické použitie - Zmerané energetické hodnoty nám pomáhajú plánovať jedlá a porcie. - Výživa (tá časť, ktorú nepreberáme tu) využíva tieto údaje na určenie, koľko energie potrebujeme denne. Fun fact: Orechy sú koncentrovaným zdrojom energie; napríklad 100 g vlašských orechov obsahuje približne toľko energie ako veľký obed pre niektorých ľudí, preto stačí malé množstvo na získanie veľkej energie. ## Záver Meranie energetickej hodnoty potravín je možné vykonať jednoduchým domácim pokusom spaľovaním malého kúsku pod skúmavkou s vodou. Výsledky treba brať opatrne, lebo domáci pokus má mnohé zdroje chyby. Laboratórne metódy (bombový kalorimeter) dávajú presnejšie výsledky, ktoré sú v tabuľkách.