Contenu énergétique dans des fruits secs

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Détermination du contenu énergétique d’un fruit sec
(amandes, noix, …)
La manipulation
Pour vivre un organisme a besoin d'énergie. Le métabolisme représente la dépense énergétique pour
assurer une série de fonctions telles que le maintien des activités vitales, la thermorégulation, le
travail musculaire, etc...
La source d'énergie, c'est l'alimentation. Glucides, lipides et protides apportent des composés
organiques qui vont être brûlés par l'organisme.
Evidemment le rôle des aliments ne se limite pas à cet aspect énergétique. Pensons aux besoins en
vitamines, oligo-éléments, ...
Ce laboratoire va s'attacher à voir comment on peut déterminer le contenu énergétique d'un aliment
(à titre d'exemple une noisette fraîche). Schématiquement il suffit de brûler cet aliment et de
recueillir et mesurer l'énergie dégagée sous forme de chaleur. C'est de la CALORIMETRIE.
Comment mesurer cette énergie calorifique dégagée ? On va utiliser cette énergie pour chauffer une
masse d'eau connue. En admettant qu'il n'y pas de pertes (ce qui n'est pas le cas) et sachant que par
définition 1 calorie (1 cal=4,184 J) c'est la quantité de chaleur pour élever d'un degré un gramme
d'eau, il suffira de mesurer l'échauffement ∆T de la masse meau de l’eau et de calculer l’énergie
nécessaire pour produire cet échauffement (voir formule plus bas).
Et les pertes ? La chaleur dégagée va réchauffer l’eau mais aussi la canette, l’air environnant … Si on
admet qu’à chaque mesure le pourcentage de déperdition de chaleur est le même on pourrait
procéder à un « étalonnage » du dispositif. Pour cela, effectuons la mesure sur un fruit sec (noix,
amande, …) dont on connaît (étiquette) la valeur énergétique. En comparant la valeur expérimentale
et la valeur « réelle » on peut évaluer le pourcentage de pertes.
Attention aux confusions dans les unités : en diététique le terme calorie représente (ou représentait …. Cette confusion
apparaît encore) en fait 1000 calories (1 kcal) "physiques". Actuellement on utilise le kilojoule kJ (4,2 kJ = 1 kcal).
Le mode opératoire
L’ensemble du processus décrit ci-dessous sera effectué pour
Un fruit sec dont on connaît la valeur énergétique. On peut déterminer ainsi le pourcentage
de pertes ;
Un fruit sec de valeur énergétique « inconnue ». Dans le calcul final on tient compte du
pourcentage de pertes et on compare éventuellement avec la valeur « réelle » (étiquette).
On peut aussi vérifier l’intérêt de l’étalonnage.
Fiche labo : Détermination du contenu énergétique d’un fruit sec page 1
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Partie expérimentale
Peser exactement une noix, noisette, amande ... mfruit .
Peser exactement une boîte de soda sèche .
Remplir d'eau à moitié (150-200g)
(150
la boîte de soda.
Peser. Par différence entre masse de la boîte remplie
d'eau et celle de la boîte sèche on aura la masse d'eau
meau. .
Suspendre la boîte à un fil par la languette d'ouverture .
Réaliser le montage ci-contre
contre (espace entre la noisette
et la boîte : 3-4 cm). .
Prendre la température initiale T°i de l'eau (attendre
que cette température soit stable) .
Enflammer le fruit sec à l'aide d'une allumette. .
Attendre que le fruit sec soit totalement brûlé et agiter
l'eau de tempss en temps avec le thermomètre. .
Prendre la température finale T°f de l'eau .
Répéter plusieurs fois cette expérience .
Partie calculs :
-1
On utilise la formule Q=meau.ceau.∆T avec ceau = 4,184 J.(°C.g) ;
On évalue la valeur énergétique pour 100g de
d fruit sec brûlé ;
On évalue le pourcentage de pertes en comparant la valeur expérimentale à la valeur
« réelle » ;
On procède de même pour le fruit sec « inconnu ». En utilisant le pourcentage de pertes
déterminé ci-dessus
dessus on peut évaluer la valeur « réelle » de ce fruit sec.
Etant donné que l'énergie nécessaire pour élever 1g d'eau de 1°C est de 4,2 joules, la
formule suivante nous permettra d'évaluer le contenu énergétique du fruit (en kJ/g)
contenu énergétique
=
meau • ∆T ° •
4,184
1000 •
m fruit
• 100
[kJ / 100 g ]
Partie communication : Le rapport reprendra les subdivisions « classiques » :
Un titre ,
un but ,
un
n mode opératoire (un renvoi à cette feuille et un schéma annoté suffisent) ,
un
n tableau clair reprenant les différentes mesures effectuées (toutes les données nécessaires
aux calculs doivent être présentes et visibles) ,
les calculs et
une conclusion (en proposant éventuellement des améliorations au dispositif permettant de
diminuer les pertes).
Application : A partir des données ci-dessous,
dessous, estimez la masse de fruits secs (amandes, noisettes, …)
à consommer pour assurer vos besoins énergétiques (évidemment ce n’est pas une alimentation
particulièrement équilibrée
)
Calcul du métabolisme de base (M.B. en kcal) (1 kcal = 4.2 kJ).:
Pour homme, MB = 66.5 + (13.75 x poids) + (5.003 x taille) - (6.775 x âge)
Pour fille, MB = 655.1 + (9.5663 x poids) + (1.85 x taille) - (4.676 x âge)
Fiche labo : Détermination du contenu énergétique d’un fruit sec page 2
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Avec taille en cm , poids en kg et âge en an
Coefficient multiplicateur appliqué au métabolisme de base en fonction de l'activité :
Adolescent scolarisé et ayant une activité légère : 1,3 x M.B.
Adolescent scolarisé et ayant une activité modérée (= moyenne) : 1,7 x M.B.
Adolescent scolarisé et ayant une activité importante : 1,9 x M.B.
Référence : Your Energy needs, http://www.nsbri.org/Education/documents/samplelesson.pdf
(accédé 15/11/2008)
Attention, une manipulation de laboratoire ne peut se faire qu’en connaissance
complète des risques encourus et des précautions à prendre.
Fiche labo : Détermination du contenu énergétique d’un fruit sec page 3