SP4 Transformations chimiques et activité physique

Activité expérimentale 20 La valeur énergétique d’un fruit sec Contexte du sujet Pour vivre, marcher, penser notre corps a besoin d’énergie et plus encore lors de la pratique d’un sport. Les lipides (graisses) et glucides (sucres surtout le glucose C6H12O6) présents dans les aliments sont les carburants ou combustibles de notre corps et sont stockés dans les muscles, le foie et les tissus gras. Ils se transforment avec le dioxygène de l’air, apporté par le sang et que nous respirons, suivant une réaction reconnue par Lavoisier (fin 18ème siècle) comme une combustion lente qui libère de l’énergie. Glucides et lipides « brûlent » à la température de notre corps, sans flamme, sous l’action du dioxygène et les produits de la réaction sont les mêmes que ceux de la combustion vive d’une bougie, du butane ou du méthane étudiée en classe de 4ème : le gaz dioxyde de carbone (éliminé par la respiration) et l’eau.

C’est parce que l’on respire et que l’on mange que l’on produit de l’énergie. Quand on court, on respire plus vite car on a besoin de plus de dioxygène dans le sang pour brûler plus de glucides et lipides. Une partie de l’énergie fournie par cette transformation chimique sert au travail du muscle (énergie mécanique) et la différence se retrouve sous forme de chaleur ressentie lors d’une activité physique et qui augmente la température du corps. Pour refroidir et réguler cette température, une transformation physique est mise en œuvre : la transpiration c'est-à-dire l’évaporation de la sueur sur la peau. Durant un effort de longue durée, de nombreux sportifs mangent des fruits secs, reconnus pour leur apport énergétique. L’apport énergétique des aliments est souvent indiqué sur l’emballage. Objectif : Vérifier l'ordre de grandeur de la valeur énergétique d’un fruit sec choisi ?

Documents mis à disposition Document 1 Tableau des valeurs énergétiques de quelques fruits secs

Aliment Calories

(kcal / 100g)

Joules

(kJ / 100g)

Amande sèche 620 2592

Arachide grillée 636 2658

Noisette 656 2743

Noix 677 2830

Noix de cajou 612 2558

Pignon de pin 670 2801

Pistache fraîche 638 2667

Document 2 Des définitions

Extrait de la définition de la calorie donnée par le dictionnaire Le Robert : « Ancienne unité de mesure de la quantité de chaleur valant 4,184 joules ».

Extrait de la définition de la calorie donnée par le dictionnaire Larousse : « Unité de quantité de chaleur équivalant à la quantité de chaleur nécessaire pour élever d’1°C la température d’un gramme […] d’eau […] ».

Document 3 Matériel à disposition

1 fil de fer planté dans un bouchon en liège,1 balance au centigramme,1 éprouvette graduée de 100 mL,1 thermomètre de 100 °C,1 canette de boisson vide entouré de papier aluminium,1 support ,1 coupelle en porcelaine, une bougie et des fruits secs avec leur emballage. Document 4 Un peu de calorimétrie http://bv.alloprof.qc.ca/chimie/l'aspect-energetique-des-transformations/la-calorimetrie-(q=mstarcstardeltat).aspx#chaleur

Travail à effectuer Analyser et s'approprier

1. A l'aide du matériel, schématiser le dispositif qui vous permettra de répondre à la question posée.

2. Proposer une stratégie puis un protocole expérimental détaillé permettant de répondre à la question posée. On précisera notamment les grandeurs physiques mesurées dont on aura besoin pour résoudre la question et on précisera les étapes de résolution.

Réaliser

3. Après accord du professeur, mettre en place le protocole et noter sur le compte-rendu les valeurs des grandeurs physiques mesurées.

Valider et communiquer

4. Calculer la valeur énergétique déterminée expérimentalement pour 100 g de votre fruit sec. 5. Calculer et commenter

l'erreur relative. 6. Quelles sont les sources d'erreur possible ? Quelles propositions faites-vous pour améliorer le

protocole ?