Калорийность - Calorie

Энергетический напиток объемом 710 миллилитров (24 жидких унции) с 330 килокалориями.

Калорий является единицей энергии определяется как количество тепла , необходимое для повышения температуры некоторого количества воды на один градус.

По историческим причинам широко используются два основных определения калорий . Небольшие калории или грамм калории (обычно обозначаемое кал ) представляет собой количество тепла , необходимое для повышения температуры одного грамма воды на один градус по Цельсию (или один кельвина ). Большие калории , пища калории , или килокалории ( Cal , Калорийность или ккал ), наиболее широко используемые в питании , это количество тепла , необходимое , чтобы вызвать такое же увеличение одного килограмма воды. Таким образом, 1 килокалория (ккал) = 1000 калорий (ккал). По соглашению в науке о продуктах питания большие калории обычно называют калориями (некоторые авторы пишут с заглавной буквы С, чтобы отличать их от меньших единиц). В большинстве стран на этикетках промышленных пищевых продуктов требуется указывать питательную энергетическую ценность в (килограммах или больших) калориях на порцию или на вес.

Калорийность напрямую связана с метрической системой и, следовательно, с системой СИ . Со времени принятия системы СИ она считалась устаревшей в научном сообществе, но все еще используется. Единица измерения энергии в системе СИ - джоуль . Одна калория равна 4,184 Дж, а одна калория (килокалория) равна 4184 Дж.

История

Впервые калория была введена Николя Клеманом в качестве единицы тепловой энергии в лекциях 1819–1824 годов. Это была «большая» калория, а именно. современная килокалория. Этот термин вошел в словари французского и английского языков между 1841 и 1867 годами. Он происходит от латинского слова calor  «тепло».

«Малая» калория (современная калория) была введена Пьером Антуаном Фавром (химиком) и Иоганном Т. Зильберманом (физиком) в 1852 году. В 1879 году Марселлен Бертело различал грамм-калорию (современная калория) и килограмм-калория (современная килокалория). ). Бертелото также ввели конвенцию заглавного килограммовую калорийности, как и калории .

Использование килограмм-калорий (ккал) для питания американской публики было представлено Уилбуром Олином Этуотером , профессором Уэслианского университета , в 1887 году.

Современная калория (кал) была впервые признана единицей системы см-гс (cgs) в 1896 году, наряду с уже существующей единицей энергии cgs , эрг (впервые предложенная Клаузиусом в 1864 году под названием эргон и официально принят в 1882 г.).

Уже в 1928 году поступали серьезные жалобы на возможную путаницу, возникающую из-за двух основных определений калорий, и на то, было ли разумным использование заглавной буквы для их различения. Использование калорий было официально запрещено девятой Генеральной конференцией мер и весов в 1948 году.

Альтернативное написание калорий архаично.

Определения

Современная (малая) калория определяется как количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма воды на 1 ° C (или 1 K, что соответствует тому же приращению). Определение зависит от атмосферного давления и начальной температуры. Соответственно, было использовано несколько различных точных определений калорий.

Имя Условное обозначение Конверсии Определение и примечания
Термохимическая калорийность кал й 4.184  Дж

≈ 0,003 964  БТЕ ≈ 1,162 × 10 −6  кВт⋅ч ≈ 2,611 × 10 19  эВ

Количество энергии равно 4,184 Дж ( Джоуля ) и 1 кДж = 0,239 ккал. (а) .
4 ° C калорийность кал 4 ≈ 4,204 Дж

≈ 0,003 985  БТЕ ≈ 1,168 × 10 −6  кВт⋅ч ≈ 2,624 × 10 19  эВ

Количество энергии, необходимое для нагрева одного грамма безвоздушной воды с 3,5 до 4,5 ° C при стандартном атмосферном давлении. (c)
15 ° C калорийность кал 15 ≈ 4,1855 Дж

≈ 0,003 9671  БТЕ ≈ 1,1626 × 10 −6  кВт⋅ч ≈ 2,6124 × 10 19  эВ

Количество энергии, необходимое для нагрева одного грамма безвоздушной воды с 14,5 до 15,5 ° C при стандартном атмосферном давлении. (c) Экспериментальные значения этой калорийности варьировались от 4,1852 до 4,1858 Дж. CIPM в 1950 г. опубликовал среднее экспериментальное значение 4,1855 Дж, отметив погрешность в 0,0005 Дж.
20 ° C калорийность кал 20 ≈ 4,182 Дж

≈ 0,003 964  БТЕ ≈ 1,162 × 10 −6  кВт⋅ч ≈ 2,610 × 10 19  эВ

Количество энергии, необходимое для нагрева одного грамма безвоздушной воды с 19,5 до 20,5 ° C при стандартном атмосферном давлении. (c)
Средняя калорийность кал означает , ≈ 4,190 Дж

≈ 0,003 971  БТЕ ≈ 1,164 × 10 −6  кВт⋅ч ≈ 2,615 × 10 19  эВ

Определяется как 1100 количества энергии, необходимой для нагрева одного грамма безвоздушной воды от 0 до 100 ° C при стандартном атмосферном давлении. (c)
Калорийность в международной паровой таблице (1929 г.) ≈ 4,1868 Дж

≈ 0,003 9683  БТЕ ≈ 1,1630 × 10 −6  кВт⋅ч ≈ 2,6132 × 10 19  эВ

Определено как 1860 "международных" ватт-часов = 18043 "международных" джоулей в точности. (б)
Калорийность в международной паровой таблице (1956 г.) Cal IT ≡ 4.1868 Дж

≈ 0,003 9683  БТЕ = 1,1630 × 10 −6  кВт⋅ч ≈ 2,6132 × 10 19  эВ

Точно определено как 1,163 мВт⋅ч = 4,1868 Дж. Это определение было принято на Пятой Международной конференции по свойствам пара (Лондон, июль 1956 г.).
(а) «Термохимическая калория» была определена Россини просто как 4,1833 международных джоулей, чтобы избежать трудностей, связанных с неопределенностью относительно теплоемкости воды. Позже он был точно переопределен как 4.1840 Дж.
(b) Цифра зависит от коэффициента перевода «международных джоулей» в «абсолютные» (современные, СИ) джоули. Используя среднее значение международных Ом и вольт (1.000 49  Ом ,1.000 34  В ), «международный джоуль» составляет около1.000 19  Дж , используя международное сопротивление США и вольт (1.000 495  Ом ,1.000 330  В ) это примерно1.000 165  Дж , давая4.186 84 и4.186 74  Дж соответственно.
(c) Стандартное атмосферное давление можно принять равным101,325 кПа .

Два определения, наиболее часто встречающиеся в старой литературе, - это калорийность при 15 ° C и термохимическая калория . До 1948 г. последняя составляла 4,1833 международных джоулей; текущий стандарт 4,184 Дж был выбран для того, чтобы новая термохимическая калория представляла то же количество энергии, что и раньше.

Первоначально калория была определена специально для измерения энергии в виде тепла, особенно в экспериментальной калориметрии .

Питание

В контексте питания килоджоуль (кДж) - это единица измерения пищевой энергии в системе СИ , хотя обычно используется калория . Слово калория обычно используется с количеством килокалорий (ккал) измеренной пищевой энергии.

В Соединенных Штатах большинство диетологов предпочитают единицу килокалории единице килоджоулей, тогда как большинство физиологов предпочитают использовать килоджоули. В большинстве других стран диетологи предпочитают килоджоуль килокалории. Законы США о маркировке пищевых продуктов требуют использования килокалорий (под названием «Калории»); килоджоули разрешено указывать на этикетках пищевых продуктов вместе с килокалориями, но на большинстве этикеток пищевых продуктов этого не делается. В Австралии килоджоули официально более предпочтительны, чем килокалории, но килокалории в некоторой степени популярны. Законы Австралии и Новой Зеландии о маркировке пищевых продуктов требуют использования килоджоулей; килокалории могут быть указаны на этикетках в дополнение к килоджоулей, но это не обязательно. Законы ЕС о маркировке пищевых продуктов требуют, чтобы на всех этикетках пищевых продуктов указывались как килоджоули, так и килокалории, причем килоджоули указываются первыми.

Для облегчения сравнения значения удельной энергии или плотности энергии часто обозначаются как «калорий на порцию» или «ккал на 100 г». Пищевая потребность или потребление часто выражается в калориях или килокалориях в день.

Пищевые питательные вещества в виде жира (липидов) содержат 9 килокалорий на грамм (ккал / г), а углеводы (сахар) или белок содержат примерно 4 ккал / г. Алкоголь в пище содержит 7 ккал / г. Пищевые питательные вещества также часто указываются «на 100 г».

Химия

В других научных контекстах термин калория почти всегда относится к малой калорийности. Несмотря на то, что это не единица СИ, она все еще используется в химии. Например, энергия, выделяемая в химической реакции на моль реагента, иногда выражается в килокалориях на моль . Как правило, такое использование во многом объяснялось легкостью, с которой его можно было вычислить в лабораторных реакциях, особенно в водном растворе : объем реагента, растворенного в воде, образующий раствор, с концентрацией, выраженной в молях на литр (1 литр весит 1 килограмм). , вызовет изменение температуры в градусах Цельсия в общем объеме водного растворителя, и эти величины (объем, молярная концентрация и изменение температуры) могут затем использоваться для расчета энергии на моль. Он также иногда используется для указания количеств энергии, связанных с энергией реакции, таких как энтальпия образования и размер активационных барьеров . Однако его использование заменяется единицей СИ, джоуль и их кратными величинами, такими как килоджоуль.

Измерение энергетической ценности пищи

В прошлом калориметр-бомба использовался для определения содержания энергии в пище путем сжигания образца и измерения изменения температуры окружающей воды. Сегодня этот метод обычно не используется в Соединенных Штатах и ​​был заменен расчетом содержания энергии косвенно путем суммирования энергии, обеспечиваемой энергосодержащими питательными веществами пищи (такими как белки, углеводы и жиры), модифицированная система Атуотера. . Содержание клетчатки также вычитается, чтобы учесть тот факт, что клетчатка не усваивается организмом.

Смотрите также

использованная литература