总能(总能)

由网友(男神的身上有wifi)分享简介:总能是指饲猜中无机物资彻底氧化熄灭天生2氧化碳、火以及其余氧化物时开释的全数能质,首要为碳火化合物、细卵白量以及细脂肪能质的总以及。总能可用氧弹式测冷计(Bomb Calorimeter)测定。中文名总能别号GE测定氧弹式测冷计外文名gross energy寄义饲料彻底熄灭所开释的冷质植物养分教饲料的总能与决于其碳火化合物、...

总能是指饲料中有机物质完全氧化燃烧生成二氧化碳、水和其他氧化物时释放的全部能量,主要为碳水化合物、粗蛋白质和粗脂肪能量的总和。总能可用氧弹式测热计(Bomb Calorimeter)测定。

中文名

总能

别名

GE

测定

氧弹式测热计

外文名

gross energy

含义

饲料完全燃烧所释放的热量

动物营养学

最苦的不是药,而是没人疼

饲料的总能取决于其碳水化合物、脂肪和蛋白质含量。三大养分能量的平均含量为:碳水化合物 17.5 kJ/g ;蛋白质 23.64 kJ/g;脂肪39.54 kJ/g,其能量含量不同与其分子中C/H比和O、N含量不同有关,因为有机物质氧化释放能量主要取决于C和H同外来O的结合,分子中C、H含量愈高,O含量愈低,则能量愈高,C/H比愈小,氧化释放的能量愈多,因每克C氧化成CO2释放的能量(33.81 kJ )比每克H氧化成H2O释放的热量(144.3 kJ )低。脂肪平均含77% C、12% H、11% O ;蛋白质平均含52% C、7% H、22% O;碳水化合物含44% C、6% H、50% O。脂肪含O最低,蛋白质其次,碳水化合物最高,因此,能值以碳水化合物最低,脂肪最高,约为碳水化合物2.25倍,蛋白质居中。同类化合物中不同养分产热量差异的原因同样可用元素组成解释。如,淀粉产热量高于葡萄糖,主要是每克淀粉的含C量高于每克葡萄糖的含C量。

计算方法

总能=粪能+消化能

消化能=尿能+甲烷能+代谢能

代谢能=热增耗+净能热增耗过去又称为特殊动力作用或食后增热,是指绝食动物在采食饲料后短时间内,体内产热高于绝食代谢产热的那部分热能。热增耗以热的形式散失。在冷应激环境中, 热增耗是有益的,可用于维持体温。但在炎热条件下,热增耗将成为动物的额外负担,必须将其散失,以防止体温升高;而散失热增耗,又需消耗能量。

净能=维持净能+生产净能

动物总产热=维持净能+热增耗

物理学

在古典力学中,一个物理系统的总能量或称总能,是其势能(位能)与动能的和。所有的能量形式都可分类成此二类中的一者,总能可以等效地说是能从系统取得的理论性最大能量值。

在近代物理中,一个物理系统的总能是其静能量、总动能及势能的和,包括了系统内部状态相关的内能。

总能的测定

有机物的燃烧热系单位质量有机化合物完全氧化时,所能释放出的热量,称为该物质的燃烧热,也称总能。

根据热力学第一定律,一个热化学反应,只要其开始与终末状态一定,则反应的热效应就一定。这一原理使我们测定各种物质的燃烧热变为有意义。有机物差不多均能氧化完全,并且反应进行很快,因此,准确地测定燃烧热就有了可能。由所测得的燃烧热还可以计算反应的热效应和化合物的生成热。

将由消化代谢试验所用的饲料或日粮以及所收集的粪、尿样品,制备成一定质量的测定试样,装于充有(25±5)kg·cm-1纯氧氧弹中进行燃烧。燃烧所产生之热量为氧弹周围已知质量的蒸馏水及热量计整个体系所吸收,并由贝克曼温度计读出水温上升的度数。该上升的温度乘以热量计体系和水的热容量之和,即可得出试样的燃烧热。

在测定过程中一些因素会影响测定结果的准确性,须加以校正才可得出真实的热价。例如,由于辐射的影响,水温上升的度数与由燃烧产热所致的实际升温之间有偏差;引火丝本身燃烧的发热量;以及含有氮、硫等元素的样品,在氧化后生成硝酸、硫酸,其发热量应予以扣除等。

仪器试剂及必需品

仪器:

氧弹式热量计(GR一3500型,长沙仪器厂),1套;氧气钢瓶(附氧气表)及支架,1套;容量瓶2 000,1 000,200 mL,各1个;量筒200,500 mL,各1个;滴定管50 mL,1支;吸管10 mL,1支;烧杯250,500 mL,各1个。

试剂:

蒸馏水;苯甲酸(保证级试剂或分析纯);0.1 mol/L碳酸钠溶液(或0.1mol/L氢氧化钠溶液);10 g/L甲基红指示剂(或酚酞指示剂)。

氧弹式热量计结构简介

氧弹式热量计主要由氧弹、金属内筒与外筒(即外用水槽)3部分组成。此外,还有搅拌器、引燃装置、样品压样机、弹头座、氧气表(附氧气减压阀)及氧气过滤器等。

GR-3500型氧弹式热量计结构示意图如图1所示:

对测热室的要求

测热工作应在恒温条件下进行,否则所得结果将引入误差。在没有恒温室的条件下最好选择无窗的或北屋作测热室。门窗应严密,室内避免阳光照射以及通风和暖气的影响。要求尽可能使室温变动不大。当仪器新搬入室内时,应放置适当时间,待仪器温度与室温平衡时,方可开始试验工作。

操作步骤

1.准备工作:

测定前应擦净氧弹各部污物及油渍,以防试验时发生危险,氧气钢瓶应置于阴凉安全处,并应注意避免滑倒。

(1)称量样品及引火丝的准备。取1~1.5 g风于饲料样品(经粉碎过40目筛),用压样机压成饼状,然后置于干燥洁净的坩埚中称重(准确至0.000 1 g)。样品的多少依测定时温度上升不高于3~4℃为准,最好以1℃左右为宜。如温差大时,热量计因辐射而损失的热也多,引起的误差也较大。此外,在称量样品的同时,应测定样品的含水量,以便换算成绝干基础的热价。量取及称重10 cm的引火丝,将盛有样品的坩埚置于弹头的坩埚支架上,将引火丝固定在两个电极之上,其中一端应距样品表面1~2 mm。引火丝切勿接触坩埚。

(2)加水及充氧。在弹头与弹体装配前,取5~10 mL水注入氧弹底部,以吸收燃烧过程中产生的五氧化二氮与三氧化硫气体。加入的水量不要求很精确,但应与测定热量计水当量相一致。然后用螺帽将弹头与弹体扭紧,取下进气阀的螺母,拧上连接氧气瓶的气管接头,充氧之前应先打开针形阀。先充氧约5 kg·cm[1]

总能的计算

总能计算公式如下:

式中:Q为饲料或粪、尿样品的燃烧热;K为热量计的水当量;T为主期阶段最终温度;T为主期阶段最初温度;R为在T温度计刻度的校正值;R0为在T0时温度计刻度的校正值;H为用贝克曼温度计时,温度计上每一刻度相当于实际温度值;m为试样的质量;△T为热量计与周围空气的热交换校正值;b为点火丝的质量;q为点火丝的热值。

样品两次平行测定结果允许相差不超过0.13 kJ/g。

点火丝热值:铁丝,6.69 kJ/g;镍丝,3.24 kJ/g;铜丝,2.51 kJ/g铅丝,0.42 kJ/g。

(1)热交换校正值△T计算。在热量测定过程中,外筒水温与室温平衡,应保持其恒定不变。内筒水温低于外筒1~1.5 ℃,在点火燃烧以前,热由外筒向内筒辐射。点火燃烧之后,内筒温度上升超过外筒温度后,热由内筒向外辐射。由于此种辐射的影响,观察的温度需要校正。测定过程中内、外筒热辐射的关系如图2所示:

△T为辐射热的校正值,可应用奔特氏公式来计算。奔特氏公式如下:

式中:y为初期阶段每0.5min温度平均变化(负值)(以10次为准);V7为末势阶段每0.5min温度平均变化(正值)(以10次为准);咒,为主期阶段中甘速升温0.5min次数(每0.5 min温度上升大于0.3℃);咒2为主期阶段峙慢速升温0.5min次数(每0.5 min温度上升小于0.3℃)。

奔特氏公式的依据:当点火燃烧之初,内筒水温迅速上升时,热量计体系j}|环境(外筒水温)之间热交换速度相当于燃烧前期和后期温度变化速度的算术耳均数,即(V+V')/2。而当温度上升较慢时,则相当于燃烧后期的冷却速度,即V,V'以10次为准,便于计算。

(2)热量计的水当量。仪器(整个体系)的热容量(包括氧弹、搅拌器、内筒、疆度计以及辐射损失部分等),为了在计算上方便,用相当于水的质量(g)来表示即使仪器体系温度上升1 C所需的热量,能使多少克水温上升1℃,故又称水兰量。因为仪器的热容量也是随环境温度而变化的,因此仪器的热容量或水当量才是恒定不变的常数。故在测定饲料或其他试样的热价时,须先测知在该环境温压下仪器的热容量。

热量计的水当量测定方法与测定饲料燃烧热的方法相同,只是用一定质重的已知热价的纯有机化合物来代替饲料试样,例如可采用苯甲酸、水杨酸等,其中苯甲酸为最常用。苯甲酸应先经研细,放置在盛有浓硫酸的干燥器中3 d后使用。也可放在121~126℃的烘箱中干燥1 h,再放在干燥器中冷却使用。如果表面出现针状结晶,应用小刷刷掉,以防燃烧不完全。常用有机化合物的热价。

另外,测定热量计的水当量时,除了需要扣除引火丝本身燃烧发热量外,还需要校正其他来源的热量,如酸的生成热及其在水中的溶解热,以及因含硫不同而产生的不同硫酸生成热。上述各项热量必须从饲料燃烧热中扣除。一般情况下只校正酸的生成热和溶解热,其他可略去不计。[1]

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