基于氧弹式量热法测定比较十一种谷物热量

王语园 张新锦 张鑫

摘 要：氧弹式量热法测定谷物热量原理简单，操作方便，方法可靠。文章利用氧弹式量热计测定了11种谷类的热值，结果表明不同种类的谷物其所含热量有所差异，荨麻子热值最大，燕麦次之，黑米以及红香米热值最小，糙米，粳米，小米，大米等热值居中，这为人们合理饮食提供了依据。

关键词：氧弹式量热法；燃烧热；谷类

引言

随着生活水平的提高，人们对于健康的关注越来愈高，因此更加注重养生，并逐渐改变传统的饮食习惯。主食对身体健康十分重要，只有合理膳食，才能保证身体健康。小米、黑米等谷物在主食中占据相当大的比例，了解其热值对人们合理搭配饮食意义重大。

食品的发热量一般采用氧弹式量热法进行测定，此种装置可测绝大部分固态可燃性物质，如：蔗糖、煤、葡萄糖、淀粉等物质[1]。文章针对大米，小米，黑米，红香米，糙米，荞麦米，高粱米，薏米，燕麦，粳米，荨麻子十一种谷物进行测定。

1 用氧弹式量热法对十一种谷物热量的测定

1.1 实验原理

燃烧热是指1mol 物质完全燃烧时所放出的热量。而完全燃烧是指可燃性物质中的碳生成CO2（g），氢生成H2O（l），硫生成SO2（g），氮生成N2（g）等。燃烧热通常在恒容或恒压情况下测定。

本实验采用氧弹式量热计测定大米、黑米、红香米等十一种谷物的恒容燃烧热，其关系式为：

mQV=W卡？驻T-Q点火丝m点火丝-Q胶囊m胶囊 （1）

式中：m-待测物质的质量，g；QV-待测物质的恒容摩尔燃烧热；Q点火丝-点火丝的燃烧热，Q点火丝（镍锆丝）=1400 J·mol-1

1.2 实验步骤

（1）利用苯甲酸燃烧来测定水当量。系统恒容热容的标定，测定燃烧热时，必须知道仪器的恒容热容CV，由于每套系统的热容不一定相同，则实验时必须事先标定。（2）医用胶囊燃烧热的测定。选取一个密封良好的药用胶囊，在天平上称其质量。将所称胶囊置于坩埚中，接上点火丝点火，然后放入氧弹中并充入氧气，记录数据并利用数据计算胶囊的燃烧热，因为在测样品时要扣除胶囊的燃烧热，才能得到试样的燃烧热[2-3]。（3）样品燃烧热的测定。取大米、小米、黑米等若干，置于干燥箱中烘干2～5h，以便将其水分烘干使得测量准确。称取烘干后的各样品约0.3～0.5g，装于胶囊，置于氧弹中，固定好点火丝，将氧弹盖好，充氧。将充好氧气的氧弹安装在量热计中，接通电源，搅拌，并每隔60s记录一次温度，记录10min。再设置“定时”为30s，按下“点火”按钮，点火指示灯熄灭，若样品一经燃烧，水温很快上升，说明点火成功。每隔30s记录一次温度，直至温度上升缓慢后改为每隔60s记录一次温度，在记录10个数据，便可停止实验。称量剩余燃烧物和点火丝的质量，进行燃烧热的计算[4]。

2 结果分析

2.1 量热计常数W卡的测定

苯甲酸质量：0.8033g；点火丝质量：0.0102g；剩余点火丝质量：0.0034g。（见图1）

量热计水当量W卡的计算：QV=26460J.g-1，m=0.8033g，Q点火丝=1400J.g-1，m点火丝=0.0068g，ΔT=1.47℃。代入（1）式中，求得：W卡=14465.87J.℃-1

2.2 荞麦米燃烧热的测定

样品质量：0.3653g；点火丝质量：0.0108g；剩余点火丝的质量：0.0035g。（见图2）

荞麦米的燃烧热的计算：m=0.3653 g，W卡=14456.87J.℃-1，Q点火丝=1400J.g-1，m点火丝=0.0073g，ΔT=0.57℃，m胶囊=0.0772g，Q胶囊=23511.24J.g-1。

代入（1）式中，求得：QV=17561.25J.g-1

同理测定红香米等的QV同理，并将所有样品实验数据进行计算后将测定结果列于表1。

表1 十一种谷类的QV

2.3 十一种谷物热量值的比较

根据表1中的数据绘制条形统计图，见图3。图中数字1-11依次代表荨麻子、燕麦、薏米、粳米、小米、荞麦米、糙米、大米、高粱米、紅香米、黑米。

图3 11种谷物燃烧热测定结果的比较

由图3可知，燕麦和荨麻子热值最大，红香米和黑米热量最低，荞麦米、糙米等热量居中，这与谷物中糖类、脂肪、各种氨基酸等的含量有关，不同种类的谷物各种元素含量不同因而燃烧热不同，因此可根据主食热量初步合理规划不同人群的饮食[5]。

3 结束语

通过对十一种常见谷物热值的测定，可知在同等质量下荨麻子所含热量最多，燕麦次之，红香米、黑米所含热量最少，荞麦米、糙米等居中。由本研究所得数据在饮食的合理搭配以及营养学方面的计算中可以提供一定的理论参考，人们可以参考相应的数据，根据自身不同的需要来合理的选择适合自己的主食，调理身体，从而有益于身体健康。

参考文献

[1]清华大学化学系物理化学实验编写组.物理化学实验第1版[M].北京：清华大学出版社，1991：26-27.

[2]闫学海，朱红.液体试样燃烧热的测定方法[J].化学研究，2000，4：17-19.

[3]李震.氧弹式量热法测燃烧热实验的改进[J].大学化学，2001，16（4）：37-40.

[4]东北师范大学等校.物理化学实验[M].高等教育出版社，1989：45-47.

[5]李森兰，杜巧云，王保玉.燃烧热测定实验研究[J].大学化学，2001，16（1）：51-57.

作者简介：王语园（1981-），男，陕西城固人，讲师，硕士。