Gå til hovedindhold

Bliver man slank af ristet brød?

Man bliver tyk, hvis der er for meget energi i den mad man spiser i forhold til det kroppen forbrænder. Men vil det så sige, at man bliver MINDRE tyk af at spise noget mad der allerede er forbrændt en lille smule inden man spiser det? Fx ristet brød? Det undersøger vi med et hjemmelavet kalorimeter.

Teknologi eller teknisk udstyr der bruges til forsøget

Termometre, der er baseret på væskesøjler, er en analog lavteknologi. Her benyttes en væske som kviksølv, der har en høj udvidelseskoefficient og derfor fylder væsentligt mere når temperaturen stiger. Dette kommer til udtryk ved at væskesøjlen stiger. Læs mere om termometret her.

En præcisionsvægt er en analog høj-teknologi. Massen på vægten balanceres af en kraftpåvirkning fra elektromagneten, der øges proportionalt med massen på vægten. Herved øges strømmen gennem elektromagneten, som kan måles og digitaliseres. Digitaliseringen af strømsignalet er digitalt høj-teknologisk. Læs mere om
præcisionsvægte her.

Andet teknologi eller udstyr der bruges i forsøget er et laboratoriestativ, en metaldåse, og en lighter.

Inspiration til variable du kan arbejde med i forsøget

Prøv at...
  1. Lave samme forsøg med andre madvarer. Hvilke resultater vil du forvente at se? (Det skal være en madvare der er så tilpas tør, at det er muligt at sætte ild til den. Peanuts, ris-kiks, rugbrød og lignende virker fint så længe det er tørret grundig i ovnen på forhånd)
  2. Variere mængden af vand - hvilken betydning har det for temperaturstigningen i forsøget?
  3. Prøv at sammenligne med det energiindhold der står på madvarernes
    varedeklaration. Får du samme resultat? Hvis ikke - hvorfor?

Dette forsøg er særligt velegnet til at tale om usikkerheder og fejlkilder. Fx brugen af den kolde ske til at dreje rundt med, varmeoptaget i termometeret eller vandet i brødet der bruger energi, når det varmes op.

Forsøget er også særligt velegnet til at demonstrere arbejdet med en hypotese og design af en undersøgelse der passer hertil. Og be- eller afkræftelse af hypotesen. En grundig forklaring af dette finder I i videoen.

Sådan gør du

Materialer

Sikkerhed: Forsøget skal laves under punktsug eller i stinkskab, og der skal benyttes
handsker, når I rører ved den opvarmede dåse.

  • Metalbeholder (fx en sodavandsdåse)
  • Termometer – gerne et der logger data
  • Ske til at røre med
  • En vægt med 2 decimaler
  • Madvarer der er så tørre, at der kan sættes ild til dem (det kræver at det er tørret i en ovn i mange timer, fx over natten)
  • Ståltråd til at lave et stativ man kan sætte madvarerne på
  • Vand
  • Lighter
  • En brødrister hvis man gerne vil bruge ristet brød til undersøgelsen
  • Et stativ med muffe og klo til at holde termometeret og metalbeholderen
    Udluftning enten i form af et punktsug eller et stinkskab 

Vejledning

1. Mindst dagen før denne øvelse udføres skal man tørre noget toastbrød i ovnen (sæt
ovnen på varmluft og ved mindst mulig varme). Det skal helst stå i mange timer evt
over natten. Derefter kan det opbevares i en lukket beholder, fx en plastikpose med
knude

2. Sæt en metalbeholder (fx en tom sodavandsdåse) op på en vægt og nulstil vægten

3. Hæld 100 gram vand i dåsen

4. Spænd dåsen fast i et stativ og sæt stativet hen til et udsug

5. Sæt et termometer i vandet og notér temperaturen

6. Sæt nu et ståltrådsstativ (i videoen kan du se hvordan du skal lave det) op på
vægten og nulstil

7. Knæk et lille stykke tørret brød af og sæt det fast på ståltrådsstativet. Noter vægten
af brødet

8. Sæt ild til brødet og lad det brænde i nogle sekunder så du er sikker på, at ilden har
fået fat

9. Flyt nu stativet ind under metalbeholderen med vand, og noter hvad vægten af det
brændende brød er i samme øjeblik

10. Du kan evt vælge at røre rundt i vandet med en rørepind eller ske (Brug ikke
termometeret - man skal aldrig bruge et termometer til at røre rundt med)

Dataopsamling

11. Noter hvad temperaturen af vandet er nået op på, der hvor ilden i brødet går ud

12. Gentag dette mindst to gange, men gerne endnu flere gange alt efter hvor lang tid du
har

13. Gentag samme procedure for ristet brød og sammenlign resultaterne

Matematisk eksempel

I videoen kan I se Kasper foretager beregninger på energiindholdet i joule. I skal benytte et regneark, hvis I vil lave de samme beregninger, fx et excelark.

Eksempler på de beregninger der bliver vist i videoen:

Kolonne H ‘Energioptaget i vandet’:

4,186 (konstant) x kolonne G ændringen i temperatur x gram vand der blev opvarmet.

Ex: 4,186 x 4,1 C grader x 100 gram = 1.716,26 joule

Kolonne I ‘Energiindhold i joule pr. gram brød’:

Kolonne H ‘Energioptaget i vandet’ : Kolonne D ‘Forskellen i vægt på brødet før og efter afbrænding’

Ex. 1.716,26 joule : 0,22 gram = 7.801 joule pr. gram

Faglig forklaring

Når man siger at der er kalorier i mad, så mener man i virkeligheden at maden indeholder energi. Man kalder denne form for energi for kemisk energi, fordi den ligger gemt i de kemiske bindinger som molekylerne i maden består af.

Når man spiser mad, så forbrændes det i kroppen. Forbrændingen i kroppen er en kemisk reaktion. En kemisk reaktion er når bindingerne mellem atomer ophæves og nye dannes sådan at atomerne hænger sammen med hinanden på nye måder. Ved forbrændingen frigives noget af denne kemiske energi, og det udnytter kroppen til at opretholde alle sine funktioner - musklernes bevægelse, hjernens aktivitet osv.

I sidste ende, når kroppen har udnyttet al energien i maden bliver den omdannet til varme. Man kan sige, at energien har fået en ny “form”, nemlig varme. Det er derfra at kroppens varme kommer. Det er fx også derfor at man bliver ekstra varm af at bruge den ekstra mængde energi det kræver at løbe en tur eller spille en fodboldkamp. Varmen forlader i sidste ende hele tiden kroppen, dvs den bliver sendt ud til omgivelserne.

At man bruger ordet “forbrænding” om den kemiske reaktion der sker i kroppen, kan virke lidt underlig, for der er jo ikke tale om at der er ild inde i ens krop... Men faktisk er det alligevel det perfekte ord at bruge, for det er nemlig fuldstændig den samme kemiske reaktion der sker - uanset om maden forbrændes inde i kroppen eller om man sætter ild til det! Og det er også den samme energimængde der frigives. I kroppen sker forbrændingen af maden bare langsommere end når man sætter ild til det, så frigivelsen af energi i kroppen er langsommere og kroppens temperatur kan dermed holdes på 37 ℃ hele tiden. 

Hvis man vil måle hvor meget energi der er i mad, så kan man bruge et kalorimeter. Princippet i et kalorimeter er at man sætter ild til maden, og dermed lader det forbrænde. Den kemiske energi bliver frigivet og omdannet til varme. Hvis man gør dette nede under en metalbeholder med vand (kalorimeteret), så vil varmen trænge ind i vand, og vandets temperatur vil stige. Jo mere vandets temperatur er steget, jo mere energi var der i maden.

Man ved meget nøjagtigt hvor meget energi det kræver at få vands temperatur til at stige. Det kræver 4,18 Joule at varme 1 gram vand op med 1 ℃ (faktisk for at være helt nøjagtig, så gælder dette for når vand er 0 ℃ varmt, og skal varmes op til 1 ℃, da skalaen ikke er helt lineær, men det kan vi godt se udenom i dette forsøg). Så hvis man kender mængden af vand og hvor meget det er steget i temperatur, så kan man med et simpelt regnestykke finde frem til hvor meget energi der er tilført. HVis man fx har 100 g vand der er steget 4 ℃, så må der være tilført: 100 g * 4 ℃ * 4,18 Joule pr. gram pr. ℃ = 1672 Joule. 

Det er meget almindeligt at der på varedeklarationerne på en madvare står angivet hvor meget energi der er i madvaren. Tit bruges betegnelsen kJ. Det betyder kilojoule, dvs tusind Joule. De 1672 Joule i eksemplet ovenfor ville således svare til 1,672 kJ. En anden meget almindelig energienhed på madvarer er kcal, hvilket betyder kilokalorier. Det er det vi i daglig tale bare kalder kalorier, men det betyder i virkeligheden tusind kalorier. Der er en simpel sammenhæng mellem Joule og kalorier, nemlig den at 1 kalorie svarer til 4,18 Joule. I eksemplet ovenfor ville de 1672 Joule svare 400 kalorier, eller 0,400 kcal. 

Det siges at det var selveste Antoine Lavosier, en stor videnskabsmand, der i 1780 har opfundet princippet i et kalorimeter. Han brugte små forsøgsdyr hvor man målte dels hvor meget CO2 de udåndede og dels hvor meget is som varmen fra dem kunne smelte. Derefter sammenlignede han dette med et stearinlys hvor han også målte hvor meget CO2 der blev frigivet fra det og hvor meget is det kunne smelte. Her kunne Lavosier se, CO2-mængderne og energimængderne var ens og en stor opdagelse var gjort!