การคำนวณหาค่าพลังงานที่สะสมอยู่ในอาหาร

ในอาหารแต่ละชนิดมีพลังงานสะสมอยู่ในรูปของพลังงานเคมี  ซึ่งเราไม่สามารถมองเห็นได้ 
แต่เราสามารถคำนวนหาค่าพลังงานที่สะสมอยู่ในอาหารเหล่านั้นได้ในรูปของพลังงานความร้อน  ซึ่งทำได้โดยนำอาหารที่ต้องการหาพลังงานมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในการต้มน้ำพลังงารเคมีที่สะสมอยู่ในอาหารจะเปลี่ยนรูปมาเป็นพลังงานความร้อนแล้วถ่ายเทไปใน้น้ำมีอุณหภูมิสูงขึ้น   ด้วยเหตุนี้เองเราจึงคำนวนหาค่าพลังงานความร้อนที่ทำให้อุณหภูมิของน้ำสูงขึ้นแทนพลังงานเคมีที่สะสมอยู่ในอาหาร

เครื่องมือที่ใช้วัดค่าพลังงานความร้อนจากสารอาหารเราเรียกว่า  บอมบ์แคลอริมิเตอร์ ( Bomb Calorimeter )  บอมบ์แคลอริมิเตอร์  เป็นภาชนะปิดสนิท  มีเทอร์มอมิเตอร์วัดอุณหภูมิภายใน  อาหารจะถูกบรรจุไว้ในภาชนะที่มีก๊าซออกซิเจนหุ้มด้วยถังน้ำ  ใช้ไฟฟ้าจุดไฟเผาอาหารและวัดอุณหภูมิของน้ำที่เพิ่มขึ้น

 

                                           รูป  แสดงส่วนประกอบภายในของบอมบ์แคลอริมิเตอร์

 จากการวัดค่าพลังงานความร้อนในอาหารโดยใช้เครื่องมือดังกล่าวนี้ทำให้เราทราบว่าอาหารต่างชนิดกัน  เพราะมีพลังงานที่สะสมอยู่ต่างกัน  ดังนี้

                               โปรตีน                1     กรัม    ให้พลังงาน   4   กิโลแคลอรี

                               คาร์โบไฮเดรต      1     กรัม    ให้พลังงาน   4   กิโลแคลอรี

                               ไขมัน                  1     กรัม     ให้พลังงาน  9    กิโลแคลอรี

 

นักเรียนจะเห็นได้ว่าอาหารที่ให้พลังงานความร้อนสูงเป็นสารอาหารที่ให้พลังงานมากด้วย

 วิธีหาค่าพลังงานที่สะสมอยู่ในอาหาร  มีขั้นตอนดังนี้

                           1.ชั่งมวลของอาหารที่ต้องการทราบค่าพลังงานในหน่วยกรัม

                           2.นำอาหารนั้นมาเป็นเชื้อเพลิงในการต้มน้ำ  โดยก่อนต้มจะต้องทราบมวลของน้ำ(น้ำ 1 ลูกบาศก์เซนติเมตร  มีมวล 1 กรัม ) พร้อมทั้งวัดอุณหภูมิของน้ำก่อนต้มด้วย

                           3.เมื่ออาหารที่ใช้ต้มน้ำเผาไหม้หมดแล้ว  วัดอุณภูมิของน้ำหลังต้ม

                           4.คำนวนหาปริมาณความร้อนในหน่วยของแคลอรี โดยใช้สูตร

                                              H  =  mS t  

 

                           กำหนดให้  H  แทน  ปริมาณความร้อน                  มีหน่วยเป็น     แคลอรี    ( Cal )

                                            M  แทน  มวลของสาร                          มีหน่วยเป็น     กรัม        ( g )

                                            S   แทน   ความร้อนจำเพาะของสาร     มีหน่วยเป็น     แคลอรี / กรัม - องศา

เซลเซียส ( Cal / g - C )

                                           t     แทน   อุณหภูมิที่เปลี่ยนไป          มีหน่วยเป็น     องศาเซลเซียส ( C⁰ )

                             เนื่องจากการคำนวณในระดับนี้จะหาปริมาณความร้อนที่น้ำได้รับ  และค่าความร้อนจำเพาะของน้ำเป็น 1 แคลอรี / กรัม - องศาเซลเซียส ( Cal / g - C )  ดังนั้นในการคำนวณอาจใช้สูตร

 

                                                                       H  =  m t

 

                            5.คำนวณหาค่าพลังงานความร้อนที่สะสมอยู่ในอาหารในหน่วยแคลอรี / กรัม ( Cal / g ) หรือกิโลแคลอรี / กรัม ( Kcal / g ) โดยใช้สูตร

                           พลังงานความร้อนที่สะสมอยู่ในอาหาร = 

 

ตัวอย่าง    นำถั่วลิสงแห้ง  1  เมล็ด  หนัก  0.5  กรัม  ไปต้มน้ำมวล  10  กรัม  อุณหภูมิ 28 องศาเซลเซียส  เมื่อเมล็ดถั่วลิสงเผาไหม้หมดพบว่า  น้ำมีอุณหภูมิเปลี่ยนไปเป็น 72 องศาเซลเซียส  ถั่วลิสงชนิดนี้มีพลังงานสะสมอยู่เท่าไร

 

วิธีทำ

                          1.หาปริมาณความร้อนที่น้ำได้รับ  โดยใช้สูตร

                                         H       =     m t

                                         H       =     ?

                                         M      =     10  กรัม

                                         t    =     72 -  28  =  44  องศาเซลเซียส

                         แทนค่าในสูตร

                                       H         =      10  X  44

                                                =      440    แคลอรี

                                 ประปริมาณความร้อนที่น้ำได้รับ   =  440   แคลอรี

 

                           2.หาค่าพลังงานความร้อนที่สะสมอยู่ในเมล็ดถั่วลิสงในหน่วยแคลอรี / กรัมโดยในสูตร

                              พลังงานความร้อนที่สะสมอยู่ในอาหาร  =

                              แทนค่าในสูตร

                               พลังงานความร้อนที่สะสมอยู่ในเมล็ดถั่ว  =  

                                                                                            =    880   แคลอรี / กรัม

                                                                                  หรือ    =   

                                                                                            =      0.88    กิโลแคลอรี / กรัม

                                                                                 หรือ     =

                                                                                             =      3,696    จูล/ กรัม

                             ถั่วลิสงชนิดนี้มีพลังงานสะสมอยู่                =      880    แคลอรี / กรัม

                                                                                  หรือ   0.88   กิโลแคลอรี / กรัม

                                                                                  หรือ   3,696  จูล/ กรัม

----------------------------