Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"кал" перенаправляется сюда; эта статья про единицу энергии. Для использования в других целях, см KCAL (значения) и Калория (значения) .
Энергетический напиток объемом 710 миллилитров (24 жидких унции США) с 330 килокалориями, что больше, чем в типичном чизбургере быстрого питания , и эквивалент 18 одноразовых пакетов сахара

Калорий является единицей энергии определяется как количество тепла , необходимое , чтобы поднять количество воды на один градус температуры.

По историческим причинам широко используются два основных определения калорий . Небольшие калории или грамм калории (обычно обозначаемое кал ) представляет собой количество тепловой энергии , необходимо , чтобы поднять температуру одного грамма воды на один градус по Цельсию (или один кельвина ). [1] [2] большие калории , пища калории , или килокалории ( Cal , калории или ккал ), наиболее широко используемые в питании , [3]количество тепла, необходимое для того же увеличения одного килограмма воды. [4] Таким образом, 1 килокалория (ккал) = 1000 калорий (кал). По соглашению в науке о продуктах питания большие калории обычно называются калориями (некоторые авторы пишут с заглавной буквы С, чтобы отличать их от меньших единиц). [5] 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 . В научном сообществе он считается устаревшим с момента принятия системы СИ, но все еще используется. [3] Единица измерения энергии в системе СИ - джоуль . Одна калория равна 4,184 Дж, а одна калория (килокалория) равна 4184 Дж.

История [ править ]

Впервые калория была введена Николя Клеманом в качестве единицы тепловой энергии в лекциях 1819–1824 годов. Это была «большая» калория, а именно. современная килокалория. [3] [6] Термин вошел во французские и английские словари между 1841 и 1867 годами. Он происходит от латинского 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). ). [6] Бертло также ввел соглашение о том, что килограмм-калория обозначается как калория .

Использование килограмм-калорий (ккал) для питания американской публики было представлено Уилбуром Олином Этуотером , профессором Уэслианского университета , в 1887 году [3].

Современная калория (кал) была впервые признана как единица системы см-гс (сгс) в 1896 году [6] наряду с уже существующей единицей энергии сгс, эрг (впервые предложенная Клаузиусом в 1864 году под названием эргоном , 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. [7] Использование калорий было официально запрещено девятой Генеральной конференцией по мерам и весам в 1948 году. [8]

Альтернативное написание калорий архаично.

Определения [ править ]

Современная (малая) калорийность определяется как количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма воды на 1 ° C (или 1 K, что является тем же шагом). [1] [2] Определение зависит от атмосферного давления и начальной температуры. Соответственно, было использовано несколько различных точных определений калорий.

ИмяСимволКонверсииОпределение и примечания
Термохимическая калорийностькал 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. [9] [10] [11] (а) .
4 ° C калорийностькал 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 калорийностькал 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 калории 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. [9]
20 ° C калорийностькал 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 калорийностькал означает ,≈ 4,190 Дж

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

Определяется как 1 / 100 от количества энергии , необходимой для нагревания одного грамма воздуха без воды от 0 до 100 ° С при нормальном 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

Определяется как 1 / 860 «международных» ватт часов = 180 / 43 «международные» джоулей точно. (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.). [9]
(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. [12]
(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 [13] ), «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. [10]

Первоначально калория была определена специально для измерения энергии в виде тепла, особенно в экспериментальной калориметрии . [14]

Питание [ править ]

Основная статья: Пищевая энергия

В контексте питания килоджоуль (кДж) - это единица измерения пищевой энергии в системе СИ , хотя обычно используется калория . [15] [16] 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. [17] 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. [18] 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. [19]Законы ЕС о маркировке пищевых продуктов требуют, чтобы на всех этикетках пищевых продуктов указывались как килоджоули, так и килокалории, причем килоджоули указываются первыми. [20]

Для облегчения сравнения показатели 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. [21] Алкоголь в пище содержит 7 ккал / г. [22] Пищевые питательные вещества также часто указываются «на 100 г».

Химия [ править ]

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 . [23] Как правило, такое использование во многом объяснялось легкостью, с которой его можно было рассчитать 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 количества (объем, молярный концентрация и изменение температуры) затем можно использовать 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 . [24] Тем не менее, его использование заменяется единицей СИ, джоуля и кратными им величинами, такими как килоджоуль.

Измерение энергетической ценности пищи [ править ]

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. [21]

См. Также [ править ]

  • Базальная скорость метаболизма
  • Теория калорийности
  • Преобразование единиц энергии
  • Пустая калория
  • Пищевая энергия
  • Этикетка с информацией о пищевой ценности

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б «Кембриджский словарь: калорийность» . Проверено 9 ноября 2019 года .
  2. ^ a b «Определение существительного калорий из Оксфордского продвинутого американского словаря» . Проверено 9 ноября 2019 года .
  3. ^ а б в г Харгроув, Джеймс Л. (2007). «Предлагает ли история пищевых энергетических единиц решение« путаницы с калориями »?» . Журнал питания . 6 (44): 44. DOI : 10.1186 / 1475-2891-6-44 . PMC 2238749 . PMID 18086303 .  
  4. ^ «Определение калорий» . Мерриам-Вебстер . 1 августа 2017 года . Проверено 4 сентября 2017 года .
  5. ^ Конн, Кэрол; Лен Кравиц. «Замечательная калорийность» . Университет Нью-Мексико . Проверено 1 марта 2019 .
  6. ^ a b c Дж. Л. Харгроув, «История калорийности питания», J Nutr 136/12 (декабрь 2006 г.), стр. 2957–2961.
  7. Перейти ↑ Marks, Percy L. (14 января 1928 г.). «Две калории, Перси Л. Маркс» . Природа . 121 (3037): 58. DOI : 10.1038 / 121058d0 . S2CID 4068300 . Проверено 9 ноября 2019 года . 
  8. ^ 9-я CGPM, Резолюция 3: Тройная точка воды; термодинамическая шкала с одной фиксированной точкой; единица количества тепла (джоуль). , bipm.org.
  9. ^ a b c Международный стандарт ISO 31-4 : Величины и единицы, Часть 4: Тепло. Приложение B (справочное): Другие единицы измерения приведены для информации, особенно в отношении коэффициента пересчета. Международная организация по стандартизации , 1992.
  10. ^ a b Россини, Фредерик (1964). «Экскурсия по химической термодинамике из прошлого в будущее» . Чистая и прикладная химия . 8 (2): 107. DOI : 10,1351 / pac196408020095 . Проверено 21 января 2013 года . И IT-калория, и термохимическая калория полностью не зависят от теплоемкости воды.
  11. ^ Линч, Чарльз Т. (1974). Справочник по материаловедению: Общие свойства, Том 1 . CRC Press. п. 438. ISBN 9780878192342. Проверено 8 марта 2014 .
  12. ^ ФАО (1971). «Принятие джоулей как единиц энергии» .
  13. ^ Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC) (1997). «1.6 Таблицы перевода единиц» (PDF) . Сборник аналитической номенклатуры (3-е изд.). ISBN  0-86542-615-5. Проверено 31 августа 2013 года .
  14. ^ Allain, Ретт (23 февраля 2016). «Расчет калорий путем сжигания мармеладных мишек до смерти» . Scientific American . Проверено 7 сентября 2017 года .
  15. ^ «Перспективы улучшения энергетической маркировки пищевых продуктов с использованием единиц СИ» . Метрические просмотры . Метрическая ассоциация Великобритании . 24 февраля 2012 . Проверено 17 апреля 2013 года .
  16. ^ «Соглашения СИ» . Национальная физическая лаборатория . Проверено 8 февраля +2016 .
  17. ^ Кевин Т. Паттон; Гэри А. Тибодо (11 января 2017 г.). Человеческое тело в здоровье и болезнях - электронная книга . Elsevier Health Sciences. п. 537. ISBN. 978-0-323-40206-4.
  18. ^ "Какая разница между калорией и килоджоулем" . Queensland Health . 2017-02-21 . Проверено 29 мая 2020 .
  19. ^ Здоровье. «Кодекс пищевых стандартов Австралии и Новой Зеландии - Стандарт 1.2.8 - Требования к информации о питании» . www.legislation.gov.au . Проверено 29 мая 2020 .
  20. ^ «Вопросы и ответы по применению Постановления (ЕС) № 1169/2011 о предоставлении информации о продуктах питания потребителям» (PDF) . Европейская комиссия . 31 января 2013 г.
  21. ^ a b «Как производители продуктов питания рассчитывают количество калорий в упакованных продуктах?» . Scientific American . Проверено 8 сентября 2017 .
  22. ^ «Калории - жир, белок, углеводы, алкоголь. Калорий на грамм» .
  23. ^ Цви Раппопорт изд. (2007), «Химия пероксидов» , том 2, стр. 12.
  24. Перейти ↑ Bhagavan, NV (2002). Медицинская биохимия . Академическая пресса. С. 76–77. ISBN 9780120954407. Проверено 5 сентября 2017 года .