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date de publication27.03.2017
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SECONDE ACADEMIE DE VERSAILLES
Fiche professeur


La pratique du sport

Les besoins et les réponses de l’organisme lors d’une pratique sportive


Détermination de la « valeur énergétique » d’un fruit sec
Type d’activité : Activité expérimentale
Conditions de mise en œuvre :

  • Activité de découverte

  • Durée indicative : 1 h 30

  • Le protocole expérimental mis en œuvre nécessite des conditions de sécurité rigoureuses (combustions).

  • Le travail d’appropriation des données fournies peut être effectué préalablement à la séance expérimentale.

  • Des fiches d’aide peuvent être distribuées pour accompagner les élèves dans leur réflexion.



  • Pré requis du collège

  • Les combustions (4ème)

  • Les atomes pour comprendre la transformation chimique (4ème)




  • Références au programme de seconde

NOTIONS ET CONTENUS

COMPETENCES ATTENDUES

Système chimique.
Réaction chimique.



Décrire un système chimique et son évolution.
Pratiquer une démarche expérimentale pour mettre en évidence l’effet thermique d’une transformation chimique ou physique.


Compétences  transversales :



  • Rechercher, extraire, organiser des informations utiles

  • Formuler des hypothèses

  • Concevoir et mettre en œuvre un protocole

  • Raisonner, argumenter

  • Travailler en équipe


Détermination de la valeur énergétique d’un fruit sec
Les fruits secs ont des qualités nutritionnelles intéressantes : ils apportent vitamines, acides gras essentiels, oligoéléments, etc. Il faut cependant les consommer avec modération car leur valeur énergétique est élevée.



Comment retrouver expérimentalement la valeur énergétique d’un fruit sec ?
Indications :

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 […] ».
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

Détermination expérimentale de la valeur énergétique d’un fruit sec


Protocole expérimental (calorimétrie)

Protocole :
Déterminer la masse mcanette d’une canette en aluminium vide.

La remplir d’environ 200 g d’eau. Essuyer toute trace d’eau sur le couvercle.

Déterminer la masse m canette + eau de la canette et son contenu.

Mesurer la température initiale de l’eau i.

Préparer le montage (voir schéma). Au besoin, coller le bouchon avec un peu de cire.

Déterminer la masse m du fruit sec avec précision.

Planter le fruit sec dans l’aiguille (attention, risque de blessure).
Fabriquer et placer la cheminée :

Rouler une feuille de papier A4, la scotcher et faire trois trous dans le bas de la cheminée.

La placer sur le dispositif (voir schéma).
Soulever la cheminée et enflammer le fruit sec à l’aide d’une allumette.

Replacer délicatement la cheminée (attention, risque d’inflammation de la cheminée).

Attendre que le fruit sec soit totalement consumé (environ 5 minutes).

Remuer l’eau et mesurer la température f du mélange final.

Déterminer la masse m’ du résidu de fruit brûlé.
Dispositif :



Exploitation des résultats :
Tableau des résultats de mesures :

Fruit sec

mcanette

m canette + eau

meau

i

f

m

m’

m = m – m’

E

Ecart relatif

g

g

g

°C

°C

g

g

g

kJ/100g




































Informations :

Il faut apporter une calorie (cal) à un gramme d’eau pour élever sa température d’un degré Celsius.

Equivalence : 1 cal = 4,184 J

L’énergie libérée par la combustion de la masse m de fruit sec est reçue par l’eau (sous forme de chaleur) ; sa température augmente.

La chaleur Q reçue par l’eau est liée à la masse de l’eau, à la variation de la température et à un coefficient C par la relation : Q = meau  Ceau (f - i)

Avec la « chaleur massique de l’eau » Ceau = 4,184 J.C-1.g-1.
Remarque : une partie de l’énergie libérée par la combustion est reçue par l’aluminium (canette) et par l’air. Pour simplifier les calculs, on ne tiendra pas compte de ces facteurs.
L’énergie E libérée par la combustion de 100 g de fruit sec est donnée par :
(kJ/100g)
L’écart relatif entre la valeur attendue et la valeur expérimentale se calcule par la relation :


Le résultat est exprimé en pourcentage.

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