Professora: Maria Fernanda

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1 Professora: Maria Fernanda

2 Por que precisamos nos alimentar? Vídeo: Os seres vivos, sem exceção, necessitam da absorção de energia para poder sobreviver. É por esta razão que nos alimentamos, pois são os nutrientes dos alimentos que, através da digestão, nos fornecem energia e matéria para o desenvolvimento e manutenção do organismo. A maioria dos alimentos possuem um mistura de nutrientes. Para nos mantermos saudáveis, devemos consumir uma boa mistura de alimentos todos os dias. Nutrientes são as unidades mais simples dos alimentos que são metabolizadas para fornecer energia e manutenção do organismo. Quais os tipos de nutrientes presentes nos alimentos que ingerimos? Identifique-os a partir dos rótulos dos alimentos que você mais consome.

3 Quais são os nutrientes dos quais nosso organismo necessita? Nutrientes Função no organismo Grupo de alimentos Carboidratos Proteínas Lipídios Vitaminas Fibras Principal fonte de energia utilizada pelo organismo para se manter e realizar as atividades diárias. Ajudam no funcionamento intestinal, reduzindo o tempo que o alimento leva para ser digerido e eliminado. Principal fonte de armazenamento da energia excedente pelo organismo, também ajudam no transporte de vitaminas. São encontradas nos alimentos em quantidades pequenas; sua deficiência causa diversos problemas de saúde. Principal fonte de elementos que são essenciais para constituir o próprio corpo dos organismos: aminoácidos. Açúcar e cereais Carnes e ovos Manteiga e óleos Frutas e legumes Carnes e frutas Vale ressaltar que a água é fundamental para a vida. Além de sua ingestão na forma líquida, há também a água ingerida quando nos alimentamos, pois ela faz parte da composição da maioria dos alimentos.

4 Como os nutrientes são classificados? Os nutrientes podem ser de natureza orgânica ou inorgânica. Os nutrientes orgânicos incluem carboidratos, gorduras, proteínas (ou outros elementos construtores, como os aminoácidos), e vitaminas. Os compostos químicos inorgânicos incluem os minerais ou água. Os nutrientes necessários em grandes quantidades são denominados por macronutrientes e os necessários em pequenas quantidades por micronutrientes. Macronutrientes Proteínas Gorduras Carboidratos Micronutrientes Vitaminas Sais minerais

5 Como os nutrientes são classificados? Apesar das gorduras serem a maior fonte de fornecimento de energia, a nossa primeira e principal fonte são os carboidratos. Estes são compostos orgânicos constituídos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Estrutura química da glicose. O carboidrato mais importante na biologia é a glicose (C 6 H 12 O 6 ), e é dela que primariamente o nosso corpo se utiliza como fonte de energia.

6 O que é energia? O conceito de energia é utilizado em nosso cotidiano com um sentido corrente para designar o vigor, a firmeza e a força. O significado científico de energia, contudo, é mais amplo. O termo é de origem grega (energéia) e significa força ou trabalho. Em 1807, o físico inglês Thomas Young propôs que a energia fosse definida como capacidade para realizar trabalho, conceito que é até hoje amplamente utilizado. Esta definição está relacionada ao uso das primeiras máquinas térmicas, nas quais a energia química de combustíveis como a madeira era usada para a produção de vapor, que as movimentava. Máquina térmica Trabalho (W) é uma medida da energia transferida pela aplicação de uma força ao longo de um deslocamento. Essa definição nada diz sobre a natureza mais específica da energia. Dê onde vem a energia dos alimentos?

7 O que é energia? Dê onde vem a energia que utilizamos em nosso dia-a-dia? Praticamente todas as formas de energia que conhecemos dependem, direta ou indiretamente, da energia luminosa que recebemos do sol. Na presença da energia solar, as plantas captam o dióxido de carbono do ar através de suas folhas e retiram água e sais minerais do solo através das raízes. No processo da fotossíntese, a planta absorve a luz do Sol, que fornece a energia necessária para a transformação da água e do dióxido de carbono em açúcar. Durante a realização da fotossíntese a planta elimina oxigênio para a atmosfera.

8 O que é energia? Dê onde vem a energia dos alimentos? As plantas não comem, mas produzem o seu próprio alimento (açúcarglicose) através do processo da fotossíntese. Estes seres autotróficos vão servir de alimento a alguns animais que como não conseguem produzir o seu próprio alimento são classificados como seres heterotróficos e é deste modo que se processam as transferências de matéria e de energia de uns seres vivos para outros num ecossistema. Como se dá o fluxo de energia? A energia que entra num ecossistema é a energia solar e vai ser transformada em energia química pelos produtores, as plantas. As plantas, ao servirem de alimento aos animais herbívoros, passam-lhes a energia disponível; essa energia será, por sua vez, passada dos animais herbívoros aos carnívoros que deles se alimentam. Nesse processo a energia é destruída à medida que é transferida?

9 O que é energia? Nesse processo a energia é destruída à medida que é transferida? Um aspecto importante para entendermos a transferência de energia dentro de um ecossistema é perceber-se a Lei de Lavoisier : A energia não pode ser criada nem destruída e sim transformada. Como exemplo ilustrativo desta condição, pode-se citar a luz solar, a qual como fonte de energia, pode ser transformada em trabalho, calor ou alimento em função da atividade fotossintética; porém de forma alguma pode ser destruída ou criada, Mas qual é a origem da energia do sol?

10 O que é energia? Deutério Trítio Dê onde vem a energia do sol? A fonte hoje aceita para a energia do Sol foi proposta por Hans Albrecht Bethe, em Tal fonte seriam as reações termonucleares, onde dois átomos de hidrogênio (deutério e trítio) se fundem formando um átomo maior (hélio 2 prótons e 2 nêutrons), com liberação de grande quantidade de energia. A composição do Sol é 92,1% hidrogênio, 7,8% hélio, 0,061% oxigênio, 0,039% carbono e 0,0084% nitrogênio. Com esta composição, o Sol tem hidrogênio suficiente para alimentar essas reações por bilhões de anos. À medida que diminui a quantidade de hidrogênio, aumenta a de hélio no núcleo. Em razão da alta energia liberada na reação de fusão nuclear, o sonho de muitos cientistas é produzir energia por meio desse tipo de reação. No entanto, isso ainda não é possível, porque reações desse tipo somente ocorrem em temperaturas elevadíssimas, como ocorre no Sol. E não é possível trabalhar ainda de maneira controlada com materiais a milhares de graus Celsius. Vídeo:

11 O que é energia? Toda a energia liberada pelo sol atinge à Terra? De toda energia irradiada pelo Sol em todas as direções do espaço, apenas uma pequeníssima parcela atinge a nossa Terra. Isso por causa da grande distância que separa os dois corpos celestes e da pequenez da superfície terrestre voltada na direção do sol. A energia proveniente do sol é utilizada na fotossíntese, processo no qual as planas produzem glicose (carboidrato), servindo de alimento a outros animais como os coelhos, por exemplo. O coelho obtém, ao comer as folhas da erva, energia química; porém, esta energia é muito menor que a energia solar recebida pela planta.

12 Como o organismo extrai a energia dos alimentos? Definindo a origem da energia dos alimentos. Como vimos a energia dos alimentos tem sua origem na energia solar que é transformada em energia química pelo processo da fotossíntese. Mas o que é energia química? A energia química é uma energia baseada na força de atração e repulsão nas ligações químicas, presente na matéria que forma tudo que esta à nossa a volta, inclusive o nosso corpo. Para que se haja a utilização da energia química, é preciso que haja uma interferência externa forte o suficiente para que se rompam essas ligações. Quando acontece esse rompimento, a energia liberada pode se manifestar de várias formas diferentes. Elas podem ser liberadas em forma de calor, luz, etc. Para entendermos como a energia luminosa é transformada em energia química, precisamos entender como uma ligação química é formada.

13 Como o organismo extrai a energia dos alimentos? Definindo a origem da energia dos alimentos. Os átomos se ligam uns aos outros se energia é liberada no processo. Por que energia é liberada?

14 Como o organismo extrai a energia dos alimentos? Definindo a origem da energia dos alimentos. O abaixamento de energia é devido às interações atrativas entre cargas de sinais opostos, no caso de íons, ou entre núcleos e elétrons dos pares compartilhados. As configurações eletrônicas dos átomos controlam sua combinação com outros átomos. A B Cada tipo de ligação química existe um conteúdo energético diferente, o que significa que as energias químicas dos produtos são diferentes das dos reagentes. A ligação química ocorre quando há equilíbrio dessas forças atrativas e repulsivas - situação menos energética. Nessa situação, o comprimento da ligação e a energia liberada no processo são determinados.

15 Como o organismo extrai a energia dos alimentos? Definindo a origem da energia dos alimentos. Agora que sabemos que as substâncias apresentam energia potencial (energia química) oriunda das atrações e repulsões entre os átomos que a constitui. A partir deste conhecimento, proponha uma explicação para a forma como o organismo obtém energia dos alimentos. Lembre-se que essa energia é obtida dos carboidratos (glicose). O CO 2(g) e a H 2 O (l) são convertidos pelas plantas em glicose. Para que a reação entre o gás carbônico e a água ocorra é preciso energia. Como vimos essa energia é fornecida pelo sol. Logo, energia térmica é convertida em energia química (ligações químicas da molécula de glicose. Poderíamos supor que a obtenção de energia por meio dos alimentos originase de uma reação química? A fotossíntese consiste em uma transformação, denominada reação química.

16 Como o organismo extrai a energia dos alimentos? A extração de energia dos alimentos é feita por um processo denominado oxidação biológica, que é um processo brando e feito em etapas sucessivas, basicamente em três estágios: Estágio 1: Digestão e absorção de alimentos Estágio 2: Oxidação biológica dos nutrientes Estágio 3: Oxidação seguida da obtenção de ATP por óxido-redução Portanto, o desprendimento de energia contida nas ligações químicas dos elementos das moléculas combustíveis é capturado num composto chamado de Adenosina Tri Fosfato, ou ATP. A energia do ATP é gasta nos diversos processos endergônicos (gastam energia) da célula. A energia obtida é constantemente utilizada, o que obriga o organismo humano a rebalancear as suas reservas, com o consumo de mais alimento.

17 Como o organismo extrai a energia dos alimentos? Oxidação biológica dos nutrientes A oxidação biológica dos nutrientes consiste em uma reação química, representada pela seguinte equação química: C 6 H 12 O 6(s) + 6 O 2(g) 6 C0 2(g) + 6 H 2 0 (l) No momento das reações químicas, quando as ligações dos reagentes são quebradas e as ligações dos produtos são formadas, há perca e ganho de energia. O que ocorre com as ligações químicas durante uma reação química? Numa reação, para que uma ligação química seja rompida, é preciso energia, enquanto, para formá-la, há liberação de energia. No caso da reação química representada acima, o balanço total de energia recebida (quebrar ligação) e energia cedida (formar novas ligações) é negativo, isto é, mais energia é liberada do que recebida.

18 Como o organismo extrai a energia dos alimentos? Oxidação biológica dos nutrientes Na digestão, a glicose reage com o oxigênio formando gás carbônico e água. Nesse processo, a energia liberada na formação das ligações químicas dos produtos é maior do que a energia consumida na quebra das ligações dos reagentes. Logo, a reação ocorre com liberação de energia. Chamamos essas reações de EXOTÉRMICAS. Na reação da fotossíntese em que água e gás carbônico reagem produzindo glicose, foi preciso fornecer energia para que a mesma ocorresse. Nessa reação a energia necessária para romper as ligações químicas dos reagentes é maior que aquela desprendida na formação dos produtos. Logo, a reação corre com a absorção de energia. Chamamos essas reações de ENDOTÉRMICAS. O que podemos dizer sobre o balaço total de energia antes e após a reação química?

19 Reação endotérmica e Exotérmica O que podemos dizer sobre o balaço total de energia antes e após a reação química? A energia total após a reação é igual à energia total antes da reação. A lei da Conservação da energia não é válida apenas para as transferências de energia que ocorrem dentro de um ecossistema, mas também para qualquer transformação seja ela química (reação química) ou física (mudança de estado). Vimos que nas reações químicas, a energia é conservada. Contudo, as reações endotérmicas ocorrem com a absorção de energia e as exotérmicas com a liberação de energia. Sabendo-se disso surge a seguinte questão: Como podemos identificar se uma reação química é endotérmica ou é exotérmica?

20 Reação endotérmica e Exotérmica Reações endotérmicas e exotérmicas O conceito de temperatura, do ponto de vista científico, deriva da observação de que energia pode fluir de um corpo para outro quando eles estão em contato. A temperatura é a propriedade que nos diz a direção do fluxo de energia. Assim, se a energia flui de um corpo A para um corpo B, podemos dizer que A está a uma temperatura maior do que B. Numa reação endotérmica a temperatura do sistema antes da reação é maior do que aquela após a reação. Isso nos diz que a energia flui do meio externo (ambiente) para o sistema reacional. Numa reação exotérmica a temperatura do sistema antes da reação é menor do que aquela após a reação. Isso nos diz que a energia flui do sistema reacional para o meio externo (ambiente).

21 Reação endotérmica e Exotérmica Reações endotérmicas e exotérmicas O fluxo de energia de um sistema para outro é denominado CALOR. O calor, como fluxo de energia, sempre passa de um sistema a uma temperatura maior para um outro a uma temperatura menor, quando os dois estão em contato. Logo, uma substância pode armazenar energia, mas não conter calor, pois calor é ENERGIA EM TRÂNSITO. Deve-se destacar que só há fluxo de energia e, portanto, calor, quando há diferença de temperatura. O calor é, dessa maneira, diretamente proporcional à diferença de temperatura entre os dois sistemas entre os quais está havendo a transferência de calor, e não à temperatura de qualquer dos sistemas. Quanto maior a diferença de temperatura maior será o fluxo de calor. Assim, podemos dizer que as transferências de energia envolvidas em uma reação química ocorrem como calor. Então podemos definir as reações endotérmicas e exotérmicas da seguinte forma: Reação endotérmica - Ocorre com ABSORÇÃO DE CALOR. Reação exotérmica Ocorre com LIBERAÇÃO DE CALOR.

22 Exemplos: Reação endotérmica e Exotérmica Reações endotérmicas e exotérmicas Reação 1) NaClO (aq) + Na 2 SO 3(aq) Na 2 SO 4(aq) + NaCl (aq) T inicial (reagentes) (antes da reação) = 24 ºC T final (produtos) (após a reação) = 28 ºC Reação exotérmica T FINAL > T INICIAL O sistema perde calor e o ambiente é aquecido. Energia flui do sistema (temperatura maior) para o ambiente (temperatura menor T final > T inicial ) tubo de ensaio se esfria Processo exotérmico: o sistema libera calor e o ambiente é aquecido.

23 Reação endotérmica e Exotérmica Reações endotérmicas e exotérmicas Reação 2) 2 NH 4 SCN (s) + Ba(OH) 2(s) Ba(SCN) 2(s) + 2 NH 3(g) + 2 H 2 O (l) T inicial (reagentes) (antes da reação) = 24 C T final (produtos) (após a reação) = 10 º C Reação endotérmica T FINAL < T INICIAL O sistema ganha calor e o ambiente se resfria. Energia flui do ambiente (temperatura maior) para o sistema (temperatura menor T final < T inicial ) tubo de ensaio se aquece Processo endotérmico: o sistema absorve calor e o ambiente se resfria.

24 Reação endotérmica e Exotérmica Reações endotérmicas e exotérmicas Resumindo: Tarefa pg. 144 (5 e 6) Sistema - Vizinhança Tipo de reação Efeito observado Temperatura inicial / Temperatura final Fluxo de energia Endotérmica Frasco (ambiente) resfria T INICIAL > T FINAL Energia (calor) flui do ambiente para o sistema. Exotérmica Frasco (ambiente) aquece T INICIAL < T FINAL Energia (calor) flui do sistema para o ambiente.

25 O calor é uma substância. Reação endotérmica e Exotérmica Algumas ideias equivocadas sobre calor Essa ideia já foi aceita por muitos cientistas no passado, que consideravam que todos os corpos possuíam em seu interior uma substância fluida invisível e de massa desprezível que denominavam calórico. Um corpo de maior temperatura possuía mais calórico do que um corpo de menor temperatura. Hoje sabemos que uma substância pode armazenar energia, mas não contém calor.

26 Reação endotérmica e Exotérmica Algumas ideias equivocadas sobre calor O calor é diretamente proporcional à temperatura. A ideia de que o calor é diretamente proporcional à temperatura tem sua origem na maneira como lidamos com calor na vida cotidiana. As expressões faz muito calor, calor humano etc. são exemplos de como essa ideia está arraigada na linguagem. Afinal, só dizemos que faz muito calor quando a temperatura está alta. Existem dois tipos de calor : o quente e o frio. De acordo com essas ideias, um corpo quente possui calor enquanto um corpo frio possui frio. Afinal, estamos acostumados a dizer que colocamos uma pedra de gelo numa bebida para esfriar essa bebida. Essa maneira de dizer sugere que o gelo transfere frio para a bebida. Entretanto, a bebida esfria porque transfere energia para a pedra de gelo até que todo o sistema esteja a uma mesma temperatura.

27 Calor e temperatura e modelo cinético-molecular Modelo cinético-molecular Podemos interpretar os conceitos de temperatura e calor a partir do modelo cinético-molecular. Modelo cinético-molecular da matéria - Todos os materiais são constituídos por partículas pequenas (moléculas, íons ou átomos). - A matéria é descontínua, pois há espaço entre as partículas. - As partículas estão em constante movimento, portanto possuem energia cinética. - Entre as partículas existem forças atrativas, chamadas de força de coesão. - O movimento das partículas aumenta com o aumento da temperatura. Modelo cinético-molecular Ver animação:

28 Calor e temperatura - modelo cinético-molecular Segundo o modelo-cinético todos os materiais são constituídos por moléculas, íons ou átomos. Podemos desse modo, dizer que há uma relação entre a temperatura e a energia cinética média dessas moléculas, íons ou átomos. A temperatura irá expressar o maior ou menor grau de agitação térmica das moléculas de um corpo. Quanto maior a temperatura, maior será a agitação térmica dessas moléculas. Maior grau de agitação Menor grau de agitação O modelo cinético-molecular também pode ser usado para explicar a transmissão de calor por condução térmica.

29 Calor e temperatura e modelo cinético-molecular Calor e temperatura e modelo cinético-molecular Quando uma fonte quente entra em contato com uma panela de alumínio, por exemplo, ela aumenta a agitação térmica e portanto a energia cinética dos átomos da superfície do metal em contato com a fonte. Por meio de sucessivas colisões, parte da energia cinética dos átomos da região aquecida é transferida para os átomos da região vizinha e assim sucessivamente, até atingir todos os átomos da panela. Nesse processo, o calor é transmitido de um átomo para outro sem que os mesmos sofram deslocamento ao longo do metal. Outros formas de transmissão de calor: Vídeo:

30 Entalpia Toda substância apresenta uma certa quantidade de energia armazenada, denominada de energia interna. Parte da energia armazenada está na forma de energia química (nas ligações entre os átomos) e parte na forma de energia térmica (nos movimentos descritos pelo modelo cinético-molecular). Além do mais, a energia varia durante uma reação química, isto é, um reação pode ocorrer com liberação de calor ou absorção do mesmo. Como podemos avaliar a variação de energia envolvida nas reações químicas? Para isso, faremos uso do conceito de variação de entalpia. É a medida da quantidade de calor liberada ou absorvida pela reação, a pressão constante. Vejamos como avaliar a variação de entalpia quando temos uma reação endotérmica e a outra exotérmica.

31 Entalpia Quando o sistema sofre uma transformação no seu estado, a variação de entalpia ( H) é dada por: Estado inicial Estado final H 1 H 2 H = H 2 H 1 ou H = H P - H R onde H 1 ou H R é a entalpia do sistema no seu estado inicial (reagente), e H 2 ou H P a entalpia do sistema no seu estado final (produto). Podemos também avaliar a variação de entalpia (ΔH) a partir de diagramas de energia.

32 Entalpia Variação de entalpia reação endotérmica Como vimos uma reação endotérmica ocorre com a absorção de calor fato que pode ser comprovado pela diferença de energia entre o rompimento de uma ligação e constituição de outra. Desse modo, podemos dizer que o balanço energético total da reação química será positivo, isto é, a variação dessa energia (variação de entalpia) possui sinal positivo (+ΔH). Podemos avaliar essa variação de energia pelo gráfico a seguir: Como consequência, a temperatura dos produtos finais é menor que a dos reagentes. Fazendo com que todo o recipiente no qual estão contidos se resfrie da mesma maneira. H R < H P quantidade de energia foi absorvida na forma de calor pelos reagentes durante a reação ficando contida nos produtos.

33 Entalpia Variação de entalpia reação exotérmica Como vimos uma reação endotérmica ocorre com a liberação de calor fato que pode ser comprovado pela diferença de energia entre o rompimento de uma ligação e constituição de outra. Desse modo, podemos dizer que o balanço energético total da reação química será negativo, isto é, a variação dessa energia (variação de entalpia) possui sinal negativo (-ΔH). Podemos avaliar essa variação de energia pelo gráfico a seguir: Como consequência, a temperatura final dos produtos é maior que a temperatura inicial dos reagentes. H R > H P parte da energia que estava contida nos reagentes foi liberada na forma de calor, quando eles se transformam em produto.

34 A caloria dos alimentos A fonte de energia da qual necessitamos para viver vem dos alimentos que ingerimos. Vimos que essa energia é obtida a partir da reação de combustão da glicose no interior de nossas células. Por ser uma reação química exotérmica, a combustão da glicose ocorre com liberação de calor. Será que existe alguma relação entre o calor liberado na reação de combustão da glicose e a caloria dos alimentos que consumimos? A resposta é sim. De modo simples poderíamos dizer que a caloria dos alimentos expressa a quantidade de energia fornecida por ele. Cientificamente caloria é definida como: a quantidade de energia necessária para elevar de 14,5 C para 15,5 C a temperatura de 1g de água. Podemos também dizer que calorias (cal) é a unidade de quantidade de calor.

35 A caloria dos alimentos Pelo fato da caloria ser uma unidade muito pequena, em nutrição, costumase utilizar a quilocaloria, que equivale a 1000 calorias. Para simplificar, a quilocaloria também é chamada de Caloria, com "C" maiúsculo. 1 kcal = 1000 cal 1 Caloria = 1000 cal Como as várias formas de energia se equivalem (isto é, uma se transforma em outra) podemos também expressar as quantidades de calor em outras unidades de energia: erg, joule e outros. 1 cal = 4, erg= 4,18 J A unidade oficial de energia é o joule 1kJ = 1000J Como obtemos informações sobre a caloria dos alimentos a partir de seu rótulo?

36 Decifrando o rótulo dos alimentos Vídeo: A caloria dos alimentos

37 A caloria dos alimentos A partir do vídeo podemos concluir que cada indivíduo precisa de uma quantidade diferente de calorias, isto vai depender da idade, do sexo, do tamanho do corpo, do peso e da altura. Quanto maior o corpo e o trabalho que ele realiza, maior será a quantidade de calorias que ele vai precisar. Habitualmente nós consumimos mais calorias que realmente necessitamos. Quando a ingestão supera o gasto, ocorre o acúmulo desta energia sob a forma de gordura, ou no tecido adiposo (gorduroso), ou no fígado, sendo o primeiro considerado DEPÓSITO DE GORDURA. De quantas calorias uma pessoa precisa diariamente? Nas tabelas de informações nutricionais dos alimentos a "porcentagem de valores diários" baseia-se em uma dieta de 2 mil calorias, um valor médio do que as pessoas comem em um dia. Mas seu corpo pode precisar de mais ou menos do que esse valor.

38 A caloria dos alimentos De quantas calorias uma pessoa precisa diariamente? Há três fatores principais envolvidos no cálculo de quantas calorias diárias seu corpo precisa: taxa de metabolismo basal atividades físicas efeito térmico dos alimentos Taxa de metabolismo basal (TMB) é a quantidade de energia de que seu corpo precisa para funcionar em repouso. Caso você queira estimar sua taxa de metabolismo basal, um dos métodos mais precisos é a equação de Harris-Benedict: Homem adulto: 66 + (13,7 x peso em quilos) + (5,0 x altura em centímetros) - (6,8 x idade em anos) Mulher adulta: (9,6 x peso em quilos) + (1,8 x altura em centímetros) - (4,7 x idade em anos)

39 A caloria dos alimentos De quantas calorias uma pessoa precisa diariamente? Atividade física, consome a segunda maior parte das calorias. A atividade física diz respeito a tudo, desde arrumar sua cama de manhã até dar uma corrida. (ver tabela 1) Efeito térmico dos alimentos, que finaliza a soma do número de calorias que seu corpo queima. Essa é a quantidade de energia que seu corpo usa para digerir os alimentos que você come, já que ele precisa de energia para quebrar os alimentos em seus elementos mais básicos, possibilitando que sejam utilizados pelo corpo. Para calcular o número de calorias que você gasta nesse processo, multiplique o número total de calorias que você come diariamente por 0,10 ou 10%. Quantas calorias diárias um homem de 35 anos de 50 kg e 1,70 m de altura que pratica corrida por uma hora necessita? Proponha uma dieta para o homem.

40 A caloria dos alimentos Aprendemos a identificar a caloria (energia) fornecida por um alimento a partir de seu rótulo, mas como elas são determinadas? 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. Para isso, faz-se uso de um calorímetro. O calorímetro consiste em um recipiente isolado termicamente, geralmente preenchido com um líquido (normalmente água) e um termômetro. O mais simples dele é o calorímetro de água representado na Figura. Como calculamos a energia liberada ou absorvida numa reação química com o uso do calorímetro?

41 A caloria dos alimentos Aula experimental 1: Determinação da caloria de 1 grão de amendoim Para calcular a energia liberada pela reação de combustão de um grão de amendoim, podemos utilizar um calorímetro. Quando uma reação química ocorre em um calorímetro a energia (calor) da mesma é transferida para a massa de água. Por isso, para calcularmos o calor de reação podemos usar a seguinte equação: Q=m c Δt. Alguns pontos devem ser considerados: 1) A quantidade de calor cedido (Q c ) pelo corpo (amendoim) é igual à quantidade de calor recebida (Q r ) pela água: Q c = Q r 2) A quantidade de calor recebida pela água (ou por qualquer outra substância) é dada pela fórmula: Mas o que é calor específico (c)?

42 A caloria dos alimentos O calor específico (c) de uma substância é a quantidade de calor necessária para que um corpo eleve em 1ºC, 1 grama de sua massa. Unidade de calor específico = cal/g ºC Quanto maior o c de um corpo mais difícil é elevar sua temperatura. Como podemos explicar o fato de uma panela de alumínio se aquecer mais rapidamente do que uma panela de ferro, quando colocadas em trempes de fogão aproximadamente Iguais? Calor específico do alumínio 0,22 cal g -1 C -1 Calor específico do ferro 0,11 cal g -1 C -1 Se considerássemos somente o calor específico, seria de se esperar que a panela de ferro aquecesse mais rapidamente. No entanto, se compararmos panelas de ferro e de alumínio de mesmo tamanho, constataremos que a panela de alumínio é muito mais leve. Logo, embora o calor específico do ferro seja menor, a massa de ferro a ser aquecida é muito maior, o que torna o alumínio mais vantajoso sob esse aspecto.

43 Fatores que influenciam nas entalpias das reações Será que a quantidade de calor liberada por um grão de amendoim é igual à liberada por dois grãos? Para respondermos a esta pergunta precisamos conhecer os fatores que podem influenciar nas entalpias de uma reação química. Vejamos cada um deles. Quantidade de reagentes e produtos A quantidade de calor liberada ou absorvida em uma reação depende, em primeiro lugar, das quantidades de reagentes e dos produtos que participam da reação. 2H 2 (g) + O 2 (g) 2H 2 O (v) H= - 485,8 KJ Se a equação for multiplicada ou dividida por um número, o mesmo acontecerá com a quantidade de calor. H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) H 2 O (v) H= - 242,9 KJ

44 Fatores que influenciam nas entalpias das reações Estado físico dos reagentes e dos produtos da reação Vejamos os seguintes exemplos: I - H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) H 2 O (vapor) H 1 = - 242,9 KJ/mol II - H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) H 2 O (líquido) H 2 = - 286,6 KJ/mol III - H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) H 2 O (sólido) H 3 = - 292,6 KJ/mol Vídeo: com/watch?v=4lxj8 v8x6xs O que há de diferente nestes exemplos? Como explicamos tais diferenças? Podemos dizer que o fenômeno químico em si produz uma certa quantidade de energia. Uma parte dessa energia ficara dentro da água produzida, na forma de agitação de suas moléculas no estado de vapor, o grau de agitação das moléculas é máximo no estado liquido tem intensidade intermediaria; e, no estado solido é mínima. Diminui a agitação (energia das moléculas) Aumenta o saldo de energia (ΔH) liberada no final da reação.

45 Fatores que influenciam nas entalpias das reações Estado físico dos reagentes e dos produtos da reação Nas mudanças de estados físicos também temos ganho e perda de calor. ΔH vaporização = + 43,9 kj ΔH liquefação = -43,9 kj ΔH sublimação = +51,2 kj ΔH sublimação = -51,2 kj ΔH fusão = + 7,3 kj ΔH solidificação = - 7,3 kj

46 Fatores que influenciam nas entalpias das reações Estado alotrópico A forma alotrópica de maior entalpia é a mais reativa, e a de entalpia menor é a mais estável, e portanto mais abundante quando ocorre na natureza. C (grafite) + O 2(g) CO 2(g) H 1 = - 393,1 kj/mol C (diamante) + O 2(g) CO 2(g) H 2 = - 395,0 kj/mol A grafite é a mais estável (menos reativa) logo tem uma entalpia menor do que o diamante. Temperatura H 2(g) + Cl 2(g) 2HCl (g) H 1 = -183,9 KJ (a 15 0 C) H 2(g) + Cl 2(g) 2HCl (g) H 2 = -184,1 KJ (a 75 0 C) A reação é a mesma, por que H é diferente?

47 Fatores que influenciam nas entalpias das reações Temperatura A temperatura e uma medida do grau de agitação molecular. Ao aumentar à temperatura aumenta-se a energia cinética, logo a variação de entalpia será maior em temperaturas mais elevadas. Influência da pressão A pressão praticamente não influi nos calores de reações que envolvem sólidos e líquidos. Mesmo em reações que envolvem gases, a influência da pressão é muito pequena, tornando-se perceptível somente em pressões elevadíssimas (da ordem de 1000 atm). Sendo assim, não devemos nos preocupar com a influência da pressão em nossos cálculos.