Un calorimètre est un instrument utilisé pour mesurer la teneur en chaleur ou l’énergie thermique d’une substance. Il existe plusieurs types de calorimètres, chacun étant conçu pour mesurer un type d’énergie différent. Par exemple, certains calorimètres sont conçus pour mesurer l’énergie thermique produite lorsqu’une substance subit une réaction chimique. D’autres calorimètres sont conçus pour mesurer la chaleur dégagée lorsqu’une substance subit un changement de phase, comme la fusion ou la congélation. D’autres calorimètres encore sont conçus pour mesurer la chaleur dégagée lors de la combustion d’une substance. Comme vous pouvez le constater, il existe de nombreux types de calorimètres, chacun d’entre eux ayant été conçu pour mesurer un type d’énergie spécifique. Il est donc important que vous choisissiez le bon type de calorimètre si vous voulez obtenir des résultats précis.

Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi certains aliments vous donnent plus d’énergie que d’autres ?

“Calorimètre à bombe” sonne un peu confus – on peut aussi l’appeler un à combustion”. L’échantillon est placé dans un petit récipient métallique et allumé, ou brûlé. La chaleur de l’échantillon est transférée à la paroi et ensuite à l’eau. La différence de température de l’eau est mesurée du début à la fin. Une différence de température plus importante signifie qu’une plus grande quantité d’énergie a été transférée.

Dans les aliments, l’énergie intrinsèque est mesurée en Calories, avec un C majuscule. Une Calorie est 1000 calories, avec un c minuscule. Une calorie est la quantité d’énergie nécessaire pour chauffer 1 gramme d’eau à 1 degré Celsius. Notre corps brûle chaque jour et chaque nuit de grandes quantités d’énergie provenant de la nourriture !

La calorimétrie est l’étude de la quantité d’énergie contenue dans un matériau.

Déterminez quelle noix contient le plus d’énergie. Quel type de noix produira le plus d’énergie – amandes, cacahuètes ou noix de cajou ? Pourquoi ?

(Techniquement, les cacahuètes sont des haricots, pas des noix, mais nous pouvons quand même les utiliser dans cette expérience).

Matériel nécessaire :

10 amandes entières
10 cacahuètes entières, hors de leur coquille
10 noix de cajou entières
Lumière ou allumette
Balance de cuisine ou de cuisine qui mesure en grammes
Eau
Pichet ou grand conteneur
Ouvre-boîte
Petite boîte métallique
Grande boîte métallique, comme une boîte à café
Perceuse ou marteau et clou
Tige ou brochette métallique
Cassette
Thermomètre capable de mesurer en degrés Celsius
Aiguille

Comment fabriquer son Calorimètre

Remplissez la cruche ou le grand récipient d’eau et laissez-le reposer pendant que vous construisez votre calorimètre. Elle doit être à température ambiante au moment où vous devez l’utiliser.
Insérez le chas de l’aiguille dans la plus petite extrémité du bouchon. Faites attention à l’extrémité pointue !
À l’aide de l’ouvre-boîte, coupez le haut et le bas de la grande boîte. L’aluminium peut être très coupant après avoir été coupé, faites donc attention aux bords. Lavez-le et laissez-le sécher.
À l’aide de la perceuse ou du marteau et du clou, percez des trous sur le pourtour du fond de la grande boîte. Pourquoi les trous doivent-ils se trouver au fond de la boîte ?
À l’aide de l’ouvre-boîte, coupez le haut de la boîte métallique. Lavez-la et laissez-la sécher.
À l’aide de la perceuse ou du marteau et du clou, faites deux trous directement l’un en face de l’autre à environ ½ pouces au-dessus de l’extrémité ouverte de la boîte.
Insérez la tige de métal ou la brochette dans les trous de la petite boîte.
Fixez la tige de métal avec du ruban adhésif sur l’ouverture supérieure de la grande boîte, le côté sans trou. La petite boîte sera suspendue à l’intérieur de la grande boîte.
Placez le thermomètre dans la petite boîte pour commencer à utiliser votre calorimètre.
Versez une demi-tasse d’eau dans la petite boîte. Assurez-vous que la quantité d’eau dans le bidon est la même pour chaque essai.
Choisissez une noix et pesez-la sur la balance. Notez le poids.
Insérez avec précaution l’extrémité pointue de l’aiguille dans la noix.
Placez la plus grande extrémité du bouchon sur un comptoir ininflammable, la noix vers le haut.
Allumez la noix avec un briquet ou une allumette. Il faudra peut-être plusieurs essais pour que la noix reste allumée. Faites attention à ne pas vous brûler ou à ne pas vous brûler sur vos vêtements !
Placez rapidement la grande boîte de conserve sur le bouchon et la noix. La petite boîte suspendue sera directement au-dessus de la noix en feu.

Notez la température initiale de l’eau.
Brûlez la noix jusqu’à ce qu’elle s’éteigne. Notez la température de l’eau après que la noix se soit éteinte et notez toute autre observation dans votre carnet.
Jeter l’eau de la boîte et la remplir avec une autre demi-tasse de la cruche à température ambiante. Répétez 10 essais par type de noix. Cela vous permet d’obtenir un nombre d’échantillons suffisant pour obtenir une bonne moyenne. Quelle noix produit le plus grand changement de température ?
Pour chaque noix, calculez le changement de température par rapport au poids de la noix. Pourquoi la variation de température par poids est-elle importante ? Comment pouvons-nous calculer les calories en utilisant cette information ? Indice : ½ une tasse d’eau équivaut à 118 grammes.

En moyenne, les noix de cajou produisent le plus d’énergie, tandis que les cacahuètes en produisent le moins.

La combustion, plus connue sous le nom de brûlage, consiste à combiner un matériau avec de l’oxygène (qui est en fait très inflammable !) et de l’énergie pour produire de la chaleur. C’est ce qui arrive à la noix. La chaleur de la noix monte dans l’air et chauffe la boîte d’eau, puis la température est mesurée. Les trous au fond du plus gros bidon assurent que la chaleur monte vers le haut, il agit comme la cheminée d’une maison. Sans ces trous, la grande canette serait plus exposée au chauffage.

Il est important que la même quantité d’eau soit utilisée dans le bidon pour chaque essai, car c’est la norme à laquelle vous pouvez comparer la mesure. C’est la variable de contrôle.

Les noix de cajou produisent la plus grande quantité de changement d’énergie, suivies par les amandes. Les cacahuètes en produiront le moins. La température par poids est importante car c’est ainsi que l’on mesure la quantité de calories contenues dans la noix.

Calculer les calories :

Changement en degrés Celsius / grammes d’eau = # de calories

100 * calories = # de Calories (calories alimentaires)

Avertissement et précautions de sécurité

Nous vous avertissons par la présente que toutes les idées de projet ne sont pas appropriées pour tous les individus ou dans toutes les circonstances. L’exécution de n’importe quelle idée de projet de la Science devrait être entreprise seulement dans des arrangements appropriés et avec la surveillance parentale appropriée ou autre. La lecture et le respect des précautions de sécurité de tous les matériaux utilisés dans un projet sont de la seule responsabilité de chaque individu. Pour plus d’informations, consultez le manuel de sécurité de la science de votre état.