Исследование зависимости удельного электрического сопротивления некоторых продуктов от способа термической обработки

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Естественные и точные науки
• ••
49
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 351. 756. 309
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ПРОДУКТОВ ОТ СПОСОБА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
THE RESEARCH OF THE DEPENDENCE OF THE SPECIFIC ELECTRIC RESISTANCE OF SOME FOODSTUFF ON THE
THERMAL TREATMENT METHOD
© 2°i5 Музаев И. А., Музаева Л. В.
Дагестанский государственный педагогический университет
© 2015 Muzaev I. A., Muzaeva L. V.
Dagestan State Pedagogical University
Резюме: Статья посвящена исследованию зависимости удельного электрического сопротивления некоторых продуктов от способа термической обработки. Вычисляется удельное электрическое сопротивление продуктов при постоянном токе и при переменном токе частотой 50 Гц. На основании анализа полученных результатов устанавливается, что удельное сопротивление исследуемых продуктов не зависит от способа термической обработки.
Abstract: The article deals with the research of the dependence of the specific resistance of some foodstuff from the heat treatment method. The authors calculate specific electric resistance of foodstuff at direct and alternating current with the frequency of 50 Hz. On the basis of the analysis of the results obtained they find that the specific resistance of the studied foodstuff does not depend on the method of the heat treatment.
Ключевые слова: микроволновое излучение, дипольные молекулы, диссоциация воды, удельное сопротивление, пищевые продукты.
Keywords: microwave radiation, dipole molecules, dissociation of water, specific resistance, foodstuff. Kljuchevye slova: mikrovolnovoe izluchenie, dipol’nye molekuly, dissociacija vody, udel’noe sopro-tivlenie, pishhevye produkty.
Актуальность знаний по проблематике безопасности жизнедеятельности (БЖД) диктуется необходимостью защиты людей и окружающей среды от возрастающих по величине ущерба опасностей, порождаемых в процессе взаимодействия Человека, Природы и Техносферы. Понимание значимости этой проблемы позволяет населению принимать научно обоснованные меры защиты. Отсутствие или недостаточность знаний по проблематике БЖД формирует различные фобии, вызывает панику и неадекватное поведение людей. Одна из таких фобий людей пища, приготовленная в микроволновой печи. В качестве
примера приведем некоторые «научные» положения, приводящиеся в интернете: «Молекулы воды в высокочастотном поле начинают деформироваться, изменяются до неузнаваемости и становятся вредными, почти ядовитыми», «Пища из микроволновой печи содержит микроволновую энергию в молекулах, которая не присутствует в пищевых продуктах приготовленных традиционным путём. «, «СВЧ-
излучение приводит к разрушению и деформации молекул пищи. Микроволновая печь создает новые соединения, не существующие в природе, называемые радиолитическими. Радиолитические соединения создают моле-
50
• ••
Известия ДГПУ, № 3, 2015
кулярный распад — как прямое следствие радиации» [5].
Микроволновая печь — бытовой прибор, позволяющий осуществлять термическую обработку продуктов с помощью микроволн. Это обычные радиоволны с частотой 2450 МГц. В состав продуктов питания входят многие вещества: минеральные соли, жиры, сахар, вода. Чтобы нагреть пищу с помощью микроволн, необходимо присутствие в ней дипольных молекул. Подобных молекул в пище предостаточно — это молекулы и жиров и сахаров, но главное, что диполем является молекула воды — самого распространенного в природе вещества [3]. Степень поглощения электромагнитной энергии продуктами зависит от количества воды и растворенных ионов в воде, содержащихся в продуктах. Под действием электромагнитного поля происходят колебания дипольных молекул и ионов, между которыми возникает трение. Выделяющееся при трении тепло и служит причиной разогрева пищи. Следовательно, энергия электромагнитных колебаний при распространении через воду (продукты) быстро поглощается, превращаясь в теплоту. Нагрев продуктов происходит за счёт прогрева микроволнами поверхностного слоя и дальнейшего проникновения тепла в глубину пищи за счёт теплопроводности.
Поскольку вода является не просто наполнителем растительных клеток, но и неотделимой частью их структуры, то удельное сопротивление исследуемых продуктов, содержание воды в которых примерно 80%, обусловлена удельным сопротивлением воды. Удельное сопротивление воды зависит в основном от концентрации катионов водоро-
да и гидроксид-ионов, которые образуются в результате обратимой электролитической диссоциации: Н20 ^ Н+ + ОН~, а так же от ионов Na+, K+, Ca2+, Cl-, SO42-, HCO3-, растворенных в воде [4].
Если при нагревании (приготовлении пищи) в микроволновой печи происходят процессы, связанные с разрывами молекулярных соединений или приводящие к разрушению и деформации молекул пищи или созданию новых соединений, то эти явления должны привести к появлению дополнительных носителей электрического тока (полярных молекул и ионов), что должно повлиять на изменение удельного сопротивления продуктов. Поэтому можно
предположить, что удельное сопротивление одних и тех же пищевых продуктов, приготовленных в микроволновой печи и приготовленных традиционным путём, отличаются.
Целью данного исследования является проверка зависимости удельного сопротивления некоторых продуктов от способа термической обработки. Для исследования используем следующие продукты животного и растительного происхождения с указанием процентного содержания воды: молоко коровье — 87,3%, картофель (клубни) — 78%, морковь (корни) — 86%.
Для проведения эксперимента вырезаем с использованием шаблона из каждого клубня по два образца продукта, имеющих одинаковые геометрические размеры, длину l и площадь сечения S, как показано на рисунке 1.
Л
Рис. 1. Форма образца для проведения эксперимента
Нагреем до 100оС по одному образцу с каждого продукта в электрической духовке и в микроволновой печи, после чего остудим их до температуры 24,6°С и вычислим удельное электрическое сопротивление каждого продукта при постоянном токе и при переменном токе частотой 50 Гц.
Удельное электрическое сопротивление продуктов при температуре 24,6оС вычисляем по формуле
p = (U-S)/(I-l) ,
где р — удельное сопротивление продукта (материала), [Ом-м]- U — падение
напряжения между электродами, [В]- S -площадь поперечного сечения образца, [м2]- I — сила тока в цепи, [А]- l — длина образца (расстояние между электродами) [м] [1].
Эксперимент полностью повторяется пять раз для того чтобы исключить вероятность случайных отклонений, изучить и оценить величину погрешностей, а также определить и уменьшить их при эксперименте.
Естественные и точные науки
• ••
51
Для упрощённой математической обработки результатов измерений вычисляем среднеарифметическое значение удельного сопротивления рср, а также среднюю абсолютную погрешность Арср.
Окончательный результат определения удельного сопротивления записываем в виде рср ± Арср [2].
Окончательные результаты всех вычислений заносим в таблицу 1.
Таблица 1.
Способ термообработки Удельное сопротивление продукта, рср ± Дрср (Омм)
Постоянный ток Переменный ток, 50Гц
молоко
Электрическая духовка 3,14 ±0,27 29,97 ±0,34
Микроволновая печь 3,23 ±0,34 30,22 ±0,43
картофель
Электрическая духовка 1,54 ±0,11 2,97 ±0,43
Микроволновая печь 1,63 ±0,29 3,03 ±0,20
морковь
Электрическая духовка 1,93 ±0,40 8,73 ±0,41
Микроволновая печь 2,07 ±0,31 8,65 ±0,23
При проведении эксперимента были использованы клубни одного сорта с одного участка примерно одинаковых размеров.
Геометрические размеры шаблона измерены микрометром, измерения силы тока, напряжения, частоты и температуры выполнены цифровыми мультиметрами MT-52 Multi-DMM и DT-9918T, поскольку цифровые приборы обеспечивают более высокую точность измерений.
Сравнивая удельные сопротивления одних и тех же пищевых продуктов, приго-
товленных в микроволновой печи и традиционным путём, отметим, что они практически не отличаются (табл. 1). Следовательно, в продуктах, приготовленных в высокочастотном поле (2450 МГц), никаких изменений, связанных с разрывами молекулярных соединений, разрушением и деформацией молекул пищи или созданием новых соединений, не происходит. Поэтому говорить о вреде приготовленной пищи в микроволновой печи не корректно.
Литература
1. Глинка Н. Л. Общая химия. М.: Интеграл-пресс, 2004. 727 с. 2. Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Академия, 2007. 558 с. 3. Власюк Н. П. Устройство и принцип работы микроволновой печи. // http: //radiopolyus. ru/article/15−1/111. 4. Муравьев А. Г. Руководство по определению показателей воды полевыми методами // http: //biology. krc. karelia. ru/misc/hydro/mon1. html. 5. Вредно ли есть пищу, приготовленную в микроволновой печи? // http: //tonus. by/pitanie.
References
1. Glinka N. L. General chemistry. M.: Integral-press, 2004. 727 p. 2. Trofimova T. I. Course of physics. M.: Akademia, 2007. 558 p. 3. Vlasyuk N. P. The microwave oven design and the principle of operation. // http: //radiopolyus. ru/article/15−1/111. 4. Muraviyov A. G. Manual on the water measurement with the field methods // http: //biology. krc. karelia. ru/misc/hydro/mon1. html. 5. Is it harmful to eat food, cooked in the microwave? // http: //tonus. by/pitanie.
Literatura
1. Glinka N. L. Obshhaja himija. M.: Integral-press, 2004. 727 s. 2. Trofimova T. I. Kurs fiziki. M.: Akademi-ja, 2007. 558 s. 3. Vlasjuk N. P. Ustrojstvo i princip raboty mikrovolnovoj pechi. //
http: //radiopolyus. ru/article/15−1/111. 4. Murav'-ev A. G. Rukovodstvo po opredeleniju pokazatelej vody polevymi metodami // http: //biology. krc. karelia. ru/misc/hydro/mon1. html. 5. Vredno li est'- pishhu, prigotovlennuju v mikrovolnovoj pechi? // http: //tonus. by/pitanie.
Статья поступила вредкцию 28. 06. 2015 г.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой