Medindo as Calorias dos Alimentos por meio de um Calorímetro

Química

Um calorímetro é um aparelho usado para medir as calorias, ou seja, os valores energéticos dos alimentos. Visto que uma caloria é a quantidade de energia necessária para elevar em 1 °C a temperatura de 1 g de água, no calorímetro é possível medir a quantidade de calor absorvido por ela ao se queimar
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Conceito de Caloria

A quantidade de calorias depende da constituição do alimento. Assim, para determinarmos experimentalmente a quantidade de calor liberado pelo alimento e que poderá ser absorvida pelo organismo, usamos um aparelho denominado calorímetro.

Esse aparelho mede o calor liberado pelo alimento ao ser queimado. Existem vários tipos de calorímetro; o primeiro deles foi criado em 1780 por Lavoisier e Laplace e era um calorímetro de gelo.

Hoje em dia, o mais utilizado e que leva em conta o conceito de caloria explanado acima é o calorímetro de água. Esse aparelho é revestido por um material isolante, para evitar que ocorram perdas de calor com o meio; e o alimento que será analisado é colocado na câmara de combustão, que contém gás oxigênio e eletrodos. Esses eletrodos sofrem uma descarga elétrica e provocam sua ignição e a combustão do alimento.

A massa conhecida de água contida no calorímetro absorve o calor liberado pelo alimento queimado e um termômetro mede o aumento da temperatura da água. Além disso, o calorímetro contém um agitador que permite que a temperatura da água permaneça uniforme em toda a sua extensão.

Esquema de um calorímetro.

Assim, se utilizarmos, por exemplo, uma massa de 1 grama de açúcar e no calorímetro tiver 1000 g de água, e observarmos que ao final da reação a temperatura da água passou de 20°C para 24°C, ou seja, aumentou 4°C, poderemos então chegar no valor energético do açúcar. Como? Bem, considerando o conceito inicial de caloria, temos:

Elevar de 1°C → 1 cal por grama de água
Elevar de 4°C → 4 cal por grama de água

Assim, 1 g de água absorve 4 cal. Porém, foram utilizadas 1000 g de água e, considerando que todo calor liberado na combustão foi absorvido por ela, a energia total absorvida pela água foi de 4000 cal ou 4 kcal. Por isso, concluímos que:

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O valor energético do açúcar = 4000 cal/g ou 4 kcal/g.

Transformando para o SI:

1 kcal  ------------ 4,18 kJ
4 kcal/g ------------ x
x = 16, 72 kJ/g

Além disso, podemos usar a seguinte equação para calcular a quantidade de calor cedido ou absorvido pela água:

Q = m . c. Δt

Onde:
Q = calor cedido ou absorvido pela água;
m = massa da água;
c = calor específico da água, que é igual a 1,0 cal/g . °C ou 4,18 J/g . °C;
Δt = variação da temperatura sofrida pela água, que é dada pela diminuição da temperatura final pela inicial (tf – ti).

Usando essa fórmula chegamos ao mesmo resultado:

Q = m . c. Δt
Q = 1000 g . 1,0 cal / g . °C. (24-20)°C
Q= 4000 cal
Q = 4,0  kcal

ou

Q = m . c. Δt
Q = 1000 g . 4,18 kJ / g . °C. (24-20)°C
Q= 16,72 kJ


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

É possível medir o valor energético dos alimentos em calorias por meio de um aparelho denominado calorímetro
É possível medir o valor energético dos alimentos em calorias por meio de um aparelho denominado calorímetro

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Medindo as Calorias dos Alimentos por meio de um Calorímetro"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/medindo-as-calorias-dos-alimentos-por-meio-um-calorimetro.htm. Acesso em 14 de agosto de 2020.

Lista de Exercícios
Questão 1

(UFPR) Chamamos de energéticos ou calóricos os alimentos que, quando metabolizados, liberam energia química aproveitável pelo organismo. Essa energia é quantificada através da unidade física denominada caloria, que é a quantidade de energia necessária para elevar, em um grau, um grama de água. A quantidade de energia liberada por um alimento pode ser quantificada quando se usa a energia liberada na sua combustão para aquecer uma massa conhecida de água contida em um recipiente isolado termicamente (calorímetro de água). Em um experimento para se determinar a quantidade de calorias presente em castanhas e nozes, obtiveram-se os resultados apresentados na

tabela abaixo:

Tabela de exercício com quantidade de calorias presente em castanhas e nozes
Tabela de exercício com quantidade de calorias presente em castanhas e nozes

Com base no exposto acima e sabendo que o calor específico da água é igual a 1,0 cal g-1 ºC-1, é correto afirmar:

a) Esses resultados indicam que se uma pessoa ingerir 1,0 grama de nozes terá disponível 2400 calorias, enquanto, se ingerir a mesma quantidade de castanha, terá disponível 2250 calorias.

b) A castanha é duas vezes mais calórica do que a noz.

c) A quantidade de energia liberada na queima da noz é de 9000 calorias, e na queima da castanha é de 6000 calorias.

d) Um indivíduo que gasta cerca de 240 calorias em uma caminhada deve ingerir 10 g de castanha ou 225 gramas de nozes para repor as calorias consumidas.

e) A razão entre a quantidade de calorias liberadas na queima da castanha em relação à queima da noz corresponde a 2,5. 

Questão 2

(Fuvest-SP) Energia térmica, obtida a partir da conversão de energia solar, pode ser armazenada em grandes recipientes isolados, contendo sais fundidos em altas temperaturas. Para isso, pode-se utilizar o sal nitrato de sódio (NaNO3), aumentando sua temperatura de 300 ºC para 550 ºC, fazendo-se assim uma reserva para períodos sem insolação. Essa energia armazenada poderá ser recuperada, com a temperatura do sal retornando a 300 ºC. Para armazenar a mesma quantidade de energia que seria obtida com a queima de 1 L de gasolina, necessita-se de uma massa de NaNO3 igual a:

Dados: Poder calorífico da gasolina = 3,6 . 107 J/L
Calor específico do NaNO3
= 1,2 . 103 J/kg°C
a) 4,32 kg.

b) 120 kg.

c) 240 kg.

d) 3 . 104 kg.

e) 3,6 . 104 kg.

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