Русская Википедия:Калория
Кало́рия (Шаблон:Lang-lat — тепло, жар)[1] — внесистемная единица количества теплоты; энергия, необходимая для нагревания 1 грамма воды с 19.5 до 20.5 градусов Цельсия. Определены и используются три разновидности калории, немного различающиеся своей величиной. В Российской Федерации все три вида калории допущены к использованию в качестве внесистемных единиц без ограничения срока с областью применения «промышленность»[2]. В то же время Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) относит калорию к таким единицам измерения, «которые должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются»[3]. Первым термин «калория» применил шведский физик Иоганн Вильке (1732—1796)[4].
Этимология и история
Само слово происходит от Шаблон:Lang-fr, которое, в свою очередь, происходит от Шаблон:Lang-la, означающего «тепло». Ранее также были распространены термины «малая калория» (соответствует современной калории) и «большая калория» (соответствует современной килокалории)[4]. «Большая» калория была впервые представлена Николя Клеман-Дезормом как единица тепловой энергии в лекциях в 1819—1824 годах[5][6]. «Малая» калория была введена химиком Пьером Антуаном Фавром и физиком Иоганном Т. Зильберманом в 1852 году. В 1879 году Марцеллин Бертелот провел различие между грамм-калорией (современная калория) и килограммом-калорией (современная килокалория))[6].
Использование килограмма-калории (ккал) для питания было представлено профессором Уэслианского университета Уилбуром Олином Этуотером в 1887 году[5].
Современная калория (кал) была впервые признана единицей системы СГС в 1896 году[6] вместе с уже существующей единицей энергии СГС, эрг (впервые предложенный Клаузиусом в 1864 году под названием эргон, и официально принятый в 1882 году).
Уже в 1928 году были серьёзные жалобы на возможную путаницу, возникающую из-за двух основных определений калорийности, и встал вопрос о том, разумно ли использовать заглавную букву для их различения[7]. Использование калорий было официально осуждено девятой Генеральной конференцией по мерам и весам в 1948 году[8].
Определения
Общий подход к определению калории связан с удельной теплоёмкостью воды и состоит в том, что калория определяется как количество теплоты, необходимое для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия при стандартном атмосферном давлении 101 325 Па. Однако поскольку теплоёмкость воды зависит от температуры, то и размер определяемой таким образом калории зависит от условий нагревания. В силу сказанного и по причинам исторического характера возникли и существуют несколько различных видов калории[2], среди которых наиболее часто используются:
- Калория (калория международная) (русское обозначение: кал; международное: cal), 1 кал = 4,1868 Дж точно[9].
- Калория термохимическая (русское обозначение: калТХ; международное: calth), 1 калТХ ≈ 4,1840 Дж[9][10][11].
- Калория 15-градусная (русское обозначение: кал15; международное: cal15), 1 кал15 ≈ 4,1855 Дж.
Эти три единицы различаются менее чем на 0,07 %, поэтому они взаимозаменяемы в расчётах и измерениях, не предполагающих высокой точности.
Использовались также 0-градусная калория, 20-градусная калория, 25-градусная калория, средняя калория. В частности, в СССР с 1934 по 1957 годы была стандартизована и применялась 20-градусная калория, равная с точностью до 0,02% количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 грамма воды с 19,5 до 20,5 градусов Цельсия (4,181 Дж)[12].
Международная калория была введена в 1929 году в Лондоне на 1-й Мировой конференции по свойствам воды и пара. Она была определена как 1/861100 часть «международного» киловатт-часа[12] (который отличается от современного определения вследствие переопределения ватта в СИ: 1 абсолютный ватт, или ватт СИ, примерно равен 1,00019 старого «международного» ватта, использовавшегося с 1909 по 1948 годы).
Ранее калория широко использовалась для измерения энергии, работы и теплоты; «калорийностью» называлась теплота сгорания топлива. В настоящее время, несмотря на переход в систему СИ, в теплоэнергетике, системах отопления, коммунальном хозяйстве часто используется кратная единица измерения количества тепловой энергии — гигакалория (Гкал) (109 калорий). Для измерения тепловой мощности используется производная единица Гкал/ч (гигакалория в час), характеризующая количество теплоты, произведённой или использованной тем или иным оборудованием за единицу времени.
Кроме того, калория применяется при оценках энергетической ценности («калорийности») пищевых продуктов. Обычно энергетическая ценность указывается в килокалориях (ккал). Следует учитывать, что в диетологии и других близких сферах использования префикс кило- часто опускают, если это не может вызвать ошибок и разночтений, то есть килокалорию энергетической ценности называют просто калорией. Это обусловлено историческими причинами, поскольку прежде для калории и килокалории официально использовались термины малая калория и большая калория[12].
Для измерения количества энергии используются также мегакалория (1 Мкал = 106 кал) и теракалория (1 Ткал = 1012 кал).
Шаблон:Кратные и дольные единицы
Связь с другими единицами
Ниже используется стандартная международная калория: 1 кал = 4,1868 Дж.
- 1 Дж ≈ 0,2388458966 кал.
- 1 кВт·ч ≈ 0,859845 Мкал.
- 1 Гкал = 1163 кВт·ч (точно).
- 1 эВ = (1,602176634·10−19 / 4,1868) кал (точно) ≈ 3,8267331145·10−20 кал.
- 1 кал = (4,1868 / 1,602176634·10−19) эВ (точно) ≈ 2,6131950193·1019 эВ.
- 1 британская тепловая единица (BTU) ≈ 252 кал.
- 1 ккал ≈ 3,968 BTU.
- 1 эквивалент барреля нефти (BOE) ≈ 1,46 Гкал.
- 1 Гкал ≈ 0,684 BOE.
- 1 килотонна тротилового эквивалента = 1 ТкалТХ ≈ 1 Ткал.
Связанные единицы
Фригория
Шаблон:Falseredirect Принятая в холодильной технике единица измерения холода, численно равная одной килокалории, взятой с обратным знаком. Одна фригория равна минус одной килокалории[13].
Термия
Шаблон:Falseredirect Единица измерения теплоты, численно равная 1 мегакалории (106 калориям)[14].
Британская тепловая единица
Шаблон:Main BTU (британская тепловая единица) — единица, применяемая для измерения тепловой энергии в англоязычных странах. Её определение методологически близко к определению калории, но опирается на имперские единицы: 1 BTU равна энергии, необходимой для нагревания 1 фунта воды на 1 градус Фаренгейта.
Килотонна ТНТ
Шаблон:Main Для измерения энерговыделения взрывных процессов используется тротиловый эквивалент. Ввиду почти точного, в пределах процентов, совпадения энергии взрывного разложения 1 грамма тротила (тринитротолуола, ТНТ) и 1 килокалории, условно принимается, что 1 килотонна ТНТ в энергетическом выражении соответствует 1 термохимической теракалории (1012 калориямТХ).
Калорийность
| Питательное вещество | Килокалорий на грамм |
|---|---|
| Углеводы | 3,75 |
| Белки | 4[15] |
| Жиры | 9 |
| Этиловый спирт | 7[16] |
Шаблон:Main Под калорийностью, или энергетической ценностью пищи, подразумевается количество энергии, которое получает организм при полном её усвоении. Чтобы определить полную энергетическую ценность пищи, её сжигают в калориметре и измеряют тепло, выделяющееся в окружающую его водяную баню. Аналогично измеряют и расход энергии человеком: в герметичной камере калориметра измеряют выделяемое человеком тепло и переводят его в «сожжённые» калории — таким образом можно узнать физиологическую энергетическую ценность пищи[17]. Подобным способом можно определить энергию, требующуюся для обеспечения жизнедеятельности и активности любого человека. Таблица отражает эмпирические результаты этих испытаний, по которым и рассчитывается ценность продуктов на их упаковках. Искусственные жиры (маргарины) и жиры морепродуктов имеют эффективность 4—8,5 ккал/г, поэтому можно примерно узнать их долю в общем количестве жиров.
Примечания
Литература
- Химическая энциклопедия, ISBN 5-85270-008-8
Ссылки
- ↑ Словарь иностранных слов. — М.: «Русский язык», 1989. — 624 с. ISBN 5-200-00408-8
- ↑ 2,0 2,1 Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Шаблон:Wayback Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879.
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ 4,0 4,1 Шаблон:Книга
- ↑ 5,0 5,1 Шаблон:Cite journal
- ↑ 6,0 6,1 6,2 JL Hargrove, «History of the calorie in nutrition», J Nutr 136/12 (December 2006), pp. 2957—2961.
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ 9th CGPM, Resolution 3: Triple point of water; thermodynamic scale with a single fixed point; unit of quantity of heat (joule). Шаблон:Wayback, bipm.org.
- ↑ 9,0 9,1 International Standard ISO 31-4: Quantities and units, Part 4: Heat. Annex B (informative): Other units given for information, especially regarding the conversion factor. International Organization for Standardization, 1992.
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite book Шаблон:Wayback
- ↑ 12,0 12,1 12,2 Шаблон:БСЭ3
- ↑ Сена Л. А. Единицы физических величин и их размерности. — М.: Наука, 1977. — С. 159.
- ↑ Сена Л. А. Единицы физических величин и их размерности. — М.: Наука, 1977. — С. 158.
- ↑ Шаблон:Cite news
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Поскольку обмен веществ в живом организме не способен к абсолютному окислению, второй показатель всегда меньше первого в определённой пропорции, отражающей эффективность обмена веществ.
