Термодинамика процесса употребления мороженого (11 класс)
(для решения требуется авторизация)
Давно закончилось лето, а у нас в Сибири, по сути, закончилась уже и осень, и на улицах лежит устойчивый снежный покров. Но есть один продукт, который всегда напоминает нам о лете – это мороженое. Зачем мы его едим? Это вкусно! Но, как думают многие, мороженое едят для того, чтобы в жаркий солнечный день немного охладиться. Давайте попробуем разобраться, действительно ли можно «унять» летнюю жару с помощью мороженого. Сразу оговоримся, что это будет лишь оценка, поскольку биохимические процессы в нашем организме значительно сложнее, чем предлагаемая модель. Кроме того, массо- и теплоперенос требует времени.
В процессе решения задачи нам предстоит ответить на главный вопрос: можно ли понизить температуру тела с помощью мороженого?
Для начала примем следующие допущения, которые позволят упростить вычисления, но в то же время дадут нам представление о термохимии процесса «поглощения» мороженого:
- удельные теплоемкости тела человека, воды и мороженого равны и составляют 4,2 кДж/(кг∙K);
- после поедания мороженого все тело человека охлаждается очень быстро и равномерно;
- масса человека, съевшего мороженое, была равна 50 кг, а температура его тела 36,6 ○С;
- порция 100 г классического пломбира содержит 4 г белков (средний состав C81H125O39N22), 14 г жиров (C55H104O6) и 30 г углеводов (C12H22O11), остальное – вода;
- удельные теплоты полного сгорания (Q сгор.) компонентов мороженого в теле человека и в избытке кислорода равны и составляют: белков 4 ккал/г, углеводов 4 ккал/г, жиров 9 ккал/г;
- 1 кал = 4,2 Дж;
- значение температуры тела в градусах Цельсия будет равно значению температуры того же тела в кельвинах, если к нему прибавить 273.
Итак, будем считать, что человек съел 100 г пломбира, имевшего температуру «-20 ○С».
-
Оцените, на сколько градусов (с точностью до десятых) понизится температура тела этого человека без учета калорийности составных частей продукта (без "переваривания" мороженого).
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Рассчитайте суммарную калорийность порции 100 г классического пломбира в кДж.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Оцените, на сколько кельвинов может подняться температура тела человека только за счет калорийности продукта, считая, что все биохимические процессы и теплоперенос происходят мгновенно, а теплообмена с окружающей средой нет.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Оцените, какой в этом случае стала бы температура тела человека в градусах Цельсия после поедания порции мороженого.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Оцените, на сколько градусов Цельсия, с точностью до сотых, понизится температура тела этого человека, если он выпьет 250 мл воды с температурой +4 ○С (температура в холодильных установках супермаркетов).
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Напишите уравнения реакций полного сгорания в избытке кислорода белка, углевода и жира, формулы которых приведены в условии задачи. В ответе приведите суммы коэффициентов соответсвующих реакций (помните, что единица - тоже коэффициент).
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Используя следствие из закона Гесса и удельную теплоту сгорания жира, рассчитайте теплоту образования жира в кДж/моль (теплота образования жидкой воды равна 286 кДж/моль, а углекислого газа 394 кДж/моль).
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Двум карапузам мамы купили по стандартной порции пломбира на палочке. Оба с нескрываемым удовольствием начали поглощать его, приступив к процессу одновременно. Однако механизм этого процесса у детишек заметно отличался. Первый откусывал небольшие кусочки мороженого массой 7,4 г каждые 30 секунд, которые требовались ему, чтобы тщательно прожевать и проглотить откушенную порцию. Второй облизывал мороженое с постоянной скоростью 0,25 г/с, мгновенно проглатывая бесконечно вкусный коктейль
-
Жиры являются сложными эфирами глицерина (это спирт, в состав молекулы которого входят три гидроксильных группы, связанных с разными атомами углерода) и карбоновых кислот. Сложные эфиры – продукты взаимодействия спиртов с кислотами, сопровождающегося отщеплением воды. Также известно, что в состав молочного жира C55H104O6 входят остатки стеариновой (октадекановой, С18), пальмитиновой (гексадекановой, С16) и олеиновой (цис-октадецен-9-овой, С18) кислот.
-
Изобразите структурные формулы карбоновых кислот, остатки которых входят в состав молочного жира.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Приведите пример структурной формулы жира, содержащего в одной молекуле остатки стеариновой, пальмитиновой и олеиновой кислот.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Гидролиз жиров водным раствором гидроксида натрия - промышленный способ получения твердых сортов мыла (натриевых солей карбоновых кислот). Напишите уравнение этой реакции для молочного жира. В ответе приведите сумму коэффициентов уравнения.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
На физико-химические свойства жира непосредственное влияние оказывает содержание в нем непредельных кислот: чем их больше, тем ниже температура плавления (например, говяжий жир твердый, а подсолнечное масло жидкое). Непредельность жиров можно показать качественно. Приведите уравнение реакции олеиновой кислоты с бромной водой (с использованием структурных формул). В ответе изобразите структуру продукта реакции.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
