EXPERIÈNCIES

LA MATÈRIA GRANULAR 

Els estats de la matèria són: sòlid, líquid, gas..

Però hi ha matèria que té comportaments diferents, amb propietats d’uns i altres. És el cas del que s’anomena matèria granular o granulada, que està formada per un conjunt de partícules macroscòpiques sòlides prou grans perquè l’única força d’interacció entre elles sigui la de fricció.


Aquest tipus de matèria presenta propietats semblants a l’estat sòlid, líquid i, fins i tot, gas. La seva característica més important és que la matèria granular tendeix a dissipar ràpidament l’energia de les seves partícules a causa de les forces de fricció. Això dóna lloc a fenòmens de gran importància com els allaus, els embussos en descàrregues de sitges...

FLUID:


Entenem per fluid els cossos que tenen una gran mobilitat en les molècules o partícules que els constitueixen, per la poca cohesió que aquestes tenen entre si.

A causa d’aquesta mobilitat canvien fàcilment de posició i adopten la forma del recipient que els conté.

Normalment considerem fluids els líquid i els gasos.


EL PRINCIPI D’ARQUIMIDES ES COMPLEIX SEMPRE? 


LES BOLES AMAGADES:

1 Agafa la caixa que tens i posa-hi a sobre les dues baletes que tens a la taula.

2 Sacseja horitzontalment la caixa per veure què hi passa.

3 S’ha acomplert el prinicpi d’Arquimides? Els llegums s’han comportat com un líquid?



EFECTE DE LES NOUS DEL BRASIL:

1 Agafa el recipient cilíndric amb tap que tens a la taula.

2 Omple’l de llenties seques fins a una quarta part del tub.

3 Afegeix-hi la bola que tens a la taula.

4 Acaba d’omplir el tub fins fins a ¾ parts i tapa’l.

5 Sacseja el tub verticalment i observa què hi passa?

LES LLENTIES FLOTADORES 

Principi d’Arquímedes: 

El S III a.c. Arquimedes va enunciar el seu principi que diu:

Tot cos submergit en un fluid experimenta una força vertical i cap amunt, anomenada empenyiment E, igual al pes de fluid que desallotja.

E = pes del fluid desallotjat = m (fluid desallotjat) · g

El volum de fluid desallotjat coincideix amb el volum del cos submergit.

Sobre un cos submergit en un fluid, actuen dues forces: el pes Fg, que depèn de la densitat del cos, i l'empenyiment E, que depèn de la densitat del líquid.

Si la densitat del cos pC és menor que la del líquid pL, l'empenyiment és més gran que el pes i el cos sura. Per tant:


Un cos sura si: pC < pL i, per tant, Fg < E

Un cos s'enfonsa si: pC > pL i, per tant, Fg > E











Experiència: 

1. Agafa tres vasos de precipitats.

2. Posa aigua en els dos primers i aigua amb gas al tercer.

3. Deixa anar les boletes de suro en el primer i unes quantes llenties en els altres dos.

DESCOBRIM QUÈ PORTEN ELS LLEGUMS 

Mitjançant proves senzilles, determinareu la presència de molècules de principis immediats (glucosa, midó, proteïnes i greixos) en diferents aliments.
Els principis immediats són les biomolècules que ens donen l’energia per mantenir les funcions vitals.

Preparació de les mostres vegetals 

- Es tritura una petita quantitat de llegum en un morter amb l’ajuda d’una mica d’aigua.
- Es filtra amb un embut i un paper de filtre.


1 Detecció de glucosa 

La glucosa és el principal hidrat de carboni que ens dona energia

- Prepara 4 tubs d’assaig i posa-hi 2 cm3 dels filtrats que heu preparat, aigua, suc de fruita i sucre de taula.

- Afegiu 5 gotes de reactiu de Fehling A i 5 gotes de reactiu de Fehling B. Escalfeu-ho fins que canviï de color. L’aparició d’un precipitat de color taronja-marró indica la presència de glucosa.


2 Detecció de midó 

El midó és un hidrat de carboni d’origen vegetal que té una funció de reserva energètica.

Tria dos dels tres llegums que tens a la taula i tritura’ls en un morter i després filtra’ls.
Prepara 4 tubs d’assaig amb el contingut següent:

Afegeix 2 gotes de lugol a cada tub i compara’ls amb el que conté midó.

ENERGIA DELS ALIMENTS 

Quan els nutrients arriben a les cèl·lules experimenten una sèrie de reaccions químiques, anomenades reaccions d’oxidació. Aquestes reaccions tenen lloc en presència d’oxigen i alliberen l’energia que contenen els nutrients. Com a resultat final s’obté energia, diòxid de carboni i aigua. L’energia alliberada es mesura en calories (cal) o quilocalories (kcal)… 1 kcal = 1.000 cal.

Una caloria és la quantitat de calor necessària per elevar en 1º C un gram d’aigua. La unitat d’energia del Sistema Internacional és el joule (símbol: J). 1 cal = 4,184 J. 

Cada tipus de nutrient posseeix un valor energètic diferent. Així, un gram de glúcids o de proteïnes produeix 4kcal, mentre que un gram de lípids aporta 9 kcal. Per això, els aliments rics en lípids aporten més calories que els rics en glúcids o proteïnes. Vitamines, sals minerals, aigua i fibra no aporten energia.


En aquesta activitat mirarem de calcular l’energia que conté un dels llegums més energètics, el cacauet.


Material:

Llauna de refresc , tap de suro, aigua, cacauet, agulla de cap, termòmetre i balança.


Procediment:

1. Claveu una agulla de cap, traspassant el cacauet, en un tap de suro que li farà de suport. El llegum ha de quedar separat del tap 2 cm com a mínim per evitar que es cremi el tap, ja que la combustió és molt energètica.

2. Peseu el conjunt suro-cacauet. Us donarà una massa m1

3. Ompliu una llauna de refresc amb uns 100 mL d’aigua (100g) prèviament mesurats en una bureta, assequeu-la si s’ha mullat. Aquesta aigua serà M.

4. Munteu el dispositiu de la figura de sota. El cordill ha de ser més llarg que el que està dibuixat per poder pujar fàcilment la xemeneia de cartró. Feu un cilindre amb un full de paper A4 o una cartolina i cinta adhesiva. Feu-li tres forats a la part inferior i poseu-lo al dispositiu (quin és el paper que hi fa la xemeneia?).

5. Mesureu la temperatura T1 de l'aigua de la llauna.

6. Enceneu el llegum amb un llumí (o, si cal amb un bec bunsen), aixequeu la xemeneia, immediatament poseu el cacauet sota la llauna i torneu a posar-hi la xemeneia. Quan el cacauet deixi de cremar bé, torneu a mesurar la temperatura de l'aigua T2 després de remenar una mica la llauna.

7. Per últim, mesureu la massa m2 del que queda del cacauet, juntament amb el seu suport de suro.


Càlculs: 

Massa cremada de cacauet = m2 – m1 = ........g

Increment de temperatura de l’aigua = T2 – T1 = ........ºC

Energia despresa pel cacauet = (Maigua) · (T2 – T1) = ........cal

ESFERIFICACIONS 

Es coneixen diferents estats de la matèria: sòlid, líquid, gas... Però quin estat és el de les gelatines? Són sòlids?
En general considerem els sòlids com a materials no deformables, però les gelatines són sòlides i es poden deformar.
D’elements gelificants n’hi ha molts, i darrerament s’utilitzen a la cuina per fer plats molt diferents als que coneixem. Una d’aquestes innovacions són les esferificacions, directa i inversa.

L’esferificació és una tècnica que s’utilitza per fer una gelificació controlada amb una esfera líquida per dins. La reacció es basa a utilitzar un producte, alginat de sodi, que en contacte amb el ió calci gelatinitza i es forma una esfera.

Qualsevol líquid té tensió superficial, de manera que en absència de forces tendeix a agafar una forma esfèrica. Així doncs, en una esferificació s’intenta aprofitar aquesta qualitat dels líquids per obtenir esferes. De fet, quan posem un líquid a l’interior d’un altre d’immiscible amb el primer i de la mateixa densitat, el primer queda en forma d’esfera. En el Bullitaller es va aconseguir obtenir vesícules de líquid mitjançant alginat de sodi. Aquesta substància, obtinguda de certes algues, reacciona amb sals de calci per donar un gel d’alginat de calci, flexible i resistent. Existeixen tres tipus d'esferificacions: la bàsica, la inversa i la modelable.

La reacció química és la següent: 

2 NaAlginat + Ca+2 -----------> Ca( Alginat)2 + 2 Na+

El nom d’esferificació ve, doncs, de: sferifiCació (esfera i calci)


L’alginat de sodi és la substancia que s’utilitza com a gelificant i és una sal orgànica derivada d’hidrats de carboni tipus fibra que s’utilitza com espessidor i estabilitzant. S’extreu mitjançant un tractament amb carbonat de sodi d’algues brunes que es troben en mars i oceans d’aigües fredes.









Un dels problemes de l’esferificació és que el calci va penetrant fins que les esferes queden del tot gelificades i, per tant, no obtenim la sensació d’un líquid dins un sòlid. Per això es va començar a fer l’esferificació inversa, en què un producte amb calci es posa en un bany d’alginat.


Així tenim: 

Esferificació: alginat de sodi + producte en una solució de sal de calci -------> producte gelificat


Esferificació inversa: sal de calci + producte en una solució d’alginat de sodi ------> producte gelificat



ESFERIFICACIÓ

Ravioli de caviar o de pèsol 

1. Preparem 500 g de suc de pèsols i 2,5 g d’alginat de sodi.

Per fer-ho, seguim els passos següents.
a) Bullim 375 g d’aigua i l’afegim sobre 300 g de pèsols congelats.
b) Ho triturem amb una batedora.
c) Ho filtrem amb un colador.
d) Hi afegim 2,4 g d’alginat de sodi amb l’ajuda de la trituradora.


2. Preparem un bany amb 1 litre d’aigua i 6,5 g de clorur de calci. Agafem amb una xeringa la mescla de suc de pèsol i alginat, i fem boletes sobre la dissolució de clorur de calci.

3. Treiem les esferes de la mescla amb una cullera colador i les passem per un bany d’aigua per treure l’excés de clorur de calci, i les posem sobre un paper secant.

4. Ja ens les podem menjar.



ESFERICFICACIÓ INVERSA

Ravioli de iogurt 

1. Preparem un bany amb un litre d’aigua i 5 g d’alginat de sodi.

2. Agafem iogurt que ja conté el calci i, amb una cullereta, l’aboquem sobre el bany.

3. Un cop s’han format les esferes les traiem i posem en un bany d’aigua per retirar l’excés d’alginat.

4. Ja les tens a punt per menjar.