簡易食物熱量測定儀的改進

徐永強　徐蘭

摘 要 介紹了簡易食物熱量測定儀改進的背景、思路、過程及改進后的優(yōu)點。

關鍵詞 食物熱量測定儀 改進 熱價 熱價提高率

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

“探究食物中儲存的能量”活動是北師大版七年級生物教材中一個重要探究實驗。實驗教學中，筆者發(fā)現(xiàn)，教材中的簡易食物熱量測定儀雖然使用方便，能定量測出不同食物樣品的熱價，效果較好。但不盡完美，如：（1） 樣品燃燒時，鐵質(zhì)的筒體溫度較高，燙手，存在一定的安全隱患；（2） 部分熱量散失，誤差較大。此實驗的關鍵是最大限度減少熱量散失，降低實驗誤差。為解決實驗中存在的問題，筆者提出了改進裝置的設想，并對裝置進行了改進。

1 設計原理

紙質(zhì)、木質(zhì)材料傳熱性低于鐵質(zhì)材料。

2 裝置改進的設計思路

① 保留原裝置的優(yōu)點；

② 降低能量的散失，提高食物熱量的利用率，減少實驗誤差；

③ 消除安全隱患；

④ 便于自制推廣。

3 裝置改進設計

（1） 裝置設計。

① 改進后的裝置外觀、規(guī)格與原裝置相似；

② 紙質(zhì)材料、木質(zhì)材料替代鐵質(zhì)材料；

（2） 制作材料、用具。

① 制作材料：

直徑10～13 cm×高13～15 cm的紙質(zhì)筒罐1個（如廢棄的茶葉紙質(zhì)筒罐、油漆紙質(zhì)筒罐或其他高級禮品紙質(zhì)筒罐）。直徑0.2～0.3 cm、長20 cm小竹簽2根（或廢棄的竹筷、一次性筷子），細鐵絲少許、50 mL試管1支、試管塞1個、溫度計1支、橡膠塞1個。

② 用具：

夾鉗、尺子、鉛筆、紙片、剪刀、小刀、水泥鐵釘、小鐵錘、平口起子。

4 裝置制作、組裝

（1） 制作。

① 去掉罐底；② 在罐蓋中央位置制作一個直徑為3 cm的圓孔，罐蓋邊緣制作適量直徑為0.3 cm的通氣小孔；③ 在距罐頂部2 cm以下部位制作一個長軸為9 cm、短軸為4.5 cm的長橢圓形窗口；④ 在罐內(nèi)距頂部5 cm正對長橢圓形窗口位置制作寬5 cm的樣品支架（由2根小竹簽制作而成）；⑤ 在罐內(nèi)試距管架下方3.5 cm位置制作一個6 cm×4 cm的懸空樣品架；⑥ 制作一個筒體塞，中央插入試管；⑦ 制作一個試管塞，中央制作插入溫度計。

（2） 模型組裝（圖1）。

① 將溫度計插入試管塞，試管塞插入試管，試管插入罐蓋塞，罐蓋塞插入罐蓋中央的小孔；② 在筒體上裝上樣品支架；③ 樣品支架上裝上懸空樣品架；④ 合上罐蓋。

5 裝置改進前、后實驗數(shù)據(jù)對照

（1） 對照實驗數(shù)據(jù)記錄（表1）

食物樣品熱量計算公式：食物樣品熱量=（水的體積×水體溫差×4.187焦耳）。

食物樣品熱價計算公式：食物樣品熱價=（水的體積×水體溫差×4.187焦耳）÷樣品質(zhì)量。

食物樣品熱價提高率計算公式：〔（改進后熱價-改進前熱價）/改進前熱價〕×100%。

（2） 對照實驗數(shù)據(jù)分析。

① 實驗數(shù)據(jù)對照：

改進前，花生熱價：5.359 kJ，核桃熱價：5.611kJ；改進后，花生熱價：8.484 kJ，核桃熱價：8.095 kJ。

② 改進后熱價提高率：

花生：〔（8.484 kJ-5.359 kJ）/5.359 kJ〕×100%=58.31%；

核桃：〔（8.095 kJ-5.611 kJ）/5.611 kJ〕×100%=44.27%。

（3） 對照實驗結論。

通過對改進前、后裝置對照實驗數(shù)據(jù)的分析，改進后的實驗裝置能提高食物樣品利用率，提高熱價，降低熱量散失、減少實驗誤差。

7 裝置改進后的優(yōu)點

（1） 保留了原裝置的優(yōu)點。

（2） 消除了安全隱患。

裝置改進前，主體為鐵質(zhì)材料，導熱性強，實驗結束時，裝置筒體上部溫度較高，燙手，存在一定的安全隱患。裝置改進后，主體為紙質(zhì)材料，實驗結束時，筒體溫度接近常溫，不燙手，消除了實驗中的安全隱患，提高了食物熱量的利用率。

（3） 紙質(zhì)材料（裝置主體）、木質(zhì)材料（裝置樣品支架）替代鐵質(zhì)材料，絕熱性能好，熱量散失少，提高了食物熱量的利用率，降低實驗誤差。

（4） 制作簡單、方便，易于自制推廣。

改進前的裝置，主體為鐵質(zhì)材料，制作時需使用切割機、電鉆等大型電動工具，自制較為困難，不利于推廣應用；改進后的實驗裝置，主體材料為紙質(zhì)、木質(zhì)材料，制作工具簡單，易于自制加工，便于推廣應用。

參考文獻：

徐永強，徐燏.“探究食物中儲存的能量活動”裝置的設計制作[J]，生物學通報，2012（10）：P44-45.endprint