Задание №23 — Биология – наука о живой природе. Методы научного познания

Решение.

Для решения данной задачи необходимо проанализировать физический процесс сгорания и передачи энергии, а также биологические особенности определения калорийности продуктов.

Шаг 1. Оценка метода измерения.
Метод, который использовала Анна, называется прямой калориметрией. Однако в домашних условиях или при использовании простейшего оборудования (сжигание крупы под стаканом воды) этот метод является крайне неточным и несовершенным. Основной вывод заключается в том, что данный метод измерения имеет очень низкий коэффициент полезного действия (КПД) и не учитывает огромные потери энергии.

Шаг 2. Объяснение причин расхождения данных (потери тепла).
Главная причина того, что значения Анны оказались в три раза ниже, — это потеря тепловой энергии в окружающую среду. При сжигании крупы на открытом воздухе нагревается не только вода в стакане, но и сам воздух вокруг, подставка, на которой лежит крупа, и стенки самого стакана. Энергия рассеивается, не доходя до измерительного прибора (термометра в воде).

Шаг 3. Объяснение причин расхождения данных (неполное сгорание).
В домашних условиях практически невозможно добиться полного окисления (сгорания) всех органических веществ, содержащихся в крупе. Производители же определяют калорийность в специальных приборах — бомбовых калориметрах, где создаются условия для полного сгорания в среде чистого кислорода при высоком давлении, а теплоизоляция сводит потери энергии к минимуму.

Шаг 4. Биологический аспект.
На упаковке производитель указывает общую энергетическую ценность, рассчитанную исходя из содержания белков, жиров и углеводов. При сжигании крупы Анной часть энергии тратится на испарение воды, содержащейся в самой крупе, или остается в несгоревшей золе (угле), что также занижает итоговый результат.

Ответ: Метод Анны является несовершенным (недостаточно точным). Результаты оказались ниже, так как большая часть тепловой энергии при сгорании крупы рассеивается в окружающем пространстве (уходит на нагрев воздуха и оборудования), а не передаётся воде. Также в таких условиях происходит неполное сгорание органических веществ в крупе.

Источник: ФИПИ