Kalori

Kalori  ( lat.  kalori  - lämpö, ​​lämpö) [1] - lämmön  määrän järjestelmän ulkopuolinen yksikkö ; energiaa, joka tarvitaan 1 gramman vettä lämmittämiseen 19,5 celsiusasteesta 20,5 asteeseen . Kolme kalorityyppiä määritellään ja käytetään, ja ne eroavat hieman koostaan. Venäjän federaatiossa kaikki kolme kalorityyppiä on hyväksytty käytettäviksi järjestelmän ulkopuolisina yksikköinä ilman aikarajoitusta "teollisuuden" [2] soveltamisalalla . Samaan aikaan Kansainvälinen laillisen metrologian järjestö(OIML) viittaa kaloriin yhdeksi niistä mittayksiköistä, "jotka pitäisi poistaa liikkeestä mahdollisimman pian siellä, missä niitä tällä hetkellä käytetään, ja joita ei pitäisi ottaa käyttöön, jos niitä ei käytetä" [3] . Ensimmäinen, joka käytti termiä "kalori", oli ruotsalainen fyysikko Johann Wilke (1732-1796) [4] .

Etymologia ja historia

Itse sana tulee sanasta fr.  kalori , joka puolestaan ​​tulee lat.  kalori tarkoittaa "lämpöä". Aikaisemmin termit "pieni kalori" (vastaten nykyaikaista kaloria) ja "suuri kalori" (vastaten nykyaikaista kilokaloria) olivat myös yleisiä [4] . Nicolas Clément-Desormes esitteli "suuren" kalorin ensimmäisen kerran lämpöenergian yksikkönä luennoissa vuosina 1819-1824 [5] [6] . "Pienen" kalorin esittelivät kemisti Pierre Antoine Favre ja fyysikko Johann T. Silbermann vuonna 1852. Vuonna 1879 Marcellin Berthelot teki eron gramma-kalorien (nykyaikainen kalori) ja kilogramman kalorien (nykyaikaisen kilokalori) välillä [6] .

Wesleyanin yliopiston professori Wilbur Olin Atwater otti käyttöön kilokalorien (kcal) käytön ravitsemuksessa vuonna 1887 [5] .

Moderni kalori (cal) tunnistettiin ensimmäisen kerran CGS - yksiköksi vuonna 1896 [6] yhdessä jo olemassa olevan CGS-energiayksikön, erg :n kanssa (ensimmäisenä Clausius ehdotti vuonna 1864 nimellä ergon, ja se hyväksyttiin virallisesti vuonna 1882).

Jo vuonna 1928 valitettiin vakavasti kaloripitoisuuden kahdesta päämääritelmästä johtuvista mahdollisista sekaannuksista, ja heräsi kysymys, onko järkevää käyttää isoa kirjainta erottamaan ne toisistaan ​​[7] . Kalorien käyttö tuomitsi virallisesti yhdeksännessä paino- ja mittakonferenssissa vuonna 1948 [8] .

Määritelmät

Yleinen lähestymistapa kalorien määrittämiseen liittyy veden ominaislämpökapasiteettiin , ja se on se, että kalori määritellään lämpömääräksi, joka tarvitaan 1  gramman vettä lämmittämiseen 1  celsiusasteella normaalissa 101 325  Pa : n ilmanpaineessa . Koska veden lämpökapasiteetti riippuu kuitenkin lämpötilasta, riippuu tällä tavalla määritetyn kalorin suuruus lämmitysolosuhteista. Edellä esitetyn perusteella ja historiallisista syistä on syntynyt ja olemassa useita erilaisia ​​kaloreita [2] , joista yleisimmin käytettyjä ovat:

• Kalori (kansainvälinen kalori) (venäläinen nimitys: cal; kansainvälinen: cal), 1 cal = 4,1868 J täsmälleen [9] .
• Termokemiallinen kalori (venäläinen nimitys: cal TX ; kansainvälinen: cal th ), 1 cal TX ≈ 4,1840 J [9] [10] [11] .
• Kalori 15 astetta (venäläinen nimitys: cal 15 ; kansainvälinen: cal 15 ) , 1 cal 15 ≈ 4,1855 J.

Nämä kolme yksikköä eroavat toisistaan ​​alle 0,07 %, joten ne ovat keskenään vaihdettavissa laskelmissa ja mittauksissa, jotka eivät vaadi suurta tarkkuutta.

Käytettiin myös 0-asteen kaloria, 20-asteen kaloria, 25-asteen kaloria ja keskimääräistä kaloria. Erityisesti Neuvostoliitossa vuosina 1934–1957 standardoitiin ja käytettiin 20 asteen kaloria, joka vastaa 0,02 prosentin tarkkuus lämpömäärää, joka tarvitaan lämmittämään 1 gramma vettä 19,5 - 20,5 celsiusastetta (4,181 J). [12] .

Kansainvälinen kalori otettiin käyttöön vuonna 1929 Lontoossa 1. maailmankonferenssissa veden ja höyryn ominaisuuksista. Se määriteltiin 1/861100:ksi "kansainvälisestä" kilowattitunnista [12] (joka eroaa nykyisestä määritelmästä johtuen watin uudelleenmäärittelystä SI:ssä: 1 absoluuttinen watti eli SI watti on suunnilleen yhtä suuri kuin 1,00019 vanha "kansainvälinen" watti, jota käytettiin vuosina 1909-1948).

Aikaisemmin kaloreita käytettiin laajalti energian, työn ja lämmön mittaamiseen; "lämpöarvo" oli polttoaineen palamislämpö . Tällä hetkellä SI -järjestelmään siirtymisestä huolimatta lämpö- ja sähköteollisuudessa, lämmitysjärjestelmissä, sähkölaitoksissa käytetään usein lämpöenergian määrän mittausyksikköä - gigakaloria ( Gcal) (10 9 kaloria). Lämpötehon mittaamiseen käytetään johdettua yksikköä Gcal / h (gigakalori per tunti), joka kuvaa yhden tai toisen laitteen tuottaman tai käyttämän lämmön määrää aikayksikköä kohti.

Lisäksi kaloreita käytetään arvioitaessa elintarvikkeiden energia-arvoa ("kaloripitoisuutta"). Tyypillisesti energia-arvo ilmoitetaan kilokaloreina (kcal). On syytä muistaa, että dietetiikassa ja muilla siihen liittyvillä käyttöalueilla etuliite kilo- jätetään usein pois, jos se ei voi aiheuttaa virheitä ja epäjohdonmukaisuuksia, eli energia-arvon kilokaloria kutsutaan yksinkertaisesti kaloriksi. Tämä johtuu historiallisista syistä, sillä aiemmin termejä pieni kalori ja suuri kalori käytettiin virallisesti kalorista ja kilokalorista [12] .

Energian määrän mittaamiseen käytetään myös megakaloria (1 Mcal = 106 cal) ja terakaloria (1 Tcal = 1012 cal ) .

Suhde muihin yksiköihin

Seuraavassa käytetään kansainvälistä standardikaloreita : 1 cal = 4,1868 J.

• 1 J ≈ 0,2388458966 cal.
• 1 kWh ≈ 0,859845 Mcal.
• 1 Gcal = 1163 kWh (täsmälleen).
• 1 eV = (1,602176634 10 -19 / 4,1868) cal (täsmälleen) ≈ 3,8267331145 10 -20 cal.
• 1 cal \u003d (4,1868 / 1,602176634 10 −19 ) eV (täsmälleen) ≈ 2,6131950193 10 19 eV.
• 1 Brittiläinen lämpöyksikkö (BTU) ≈ 252 cal.
• 1 kcal ≈ 3,968 BTU .
• 1 tynnyri öljyekvivalenttia (BOE) ≈ 1,46 Gcal.
• 1 Gcal ≈ 0,684 BOE .
• 1 kilotonni TNT = 1 Tcal TX ≈ 1 Tcal.

Liittyvät yksiköt

Frigoria

Kylmän kylmän mittayksikkö, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin yksi kilokalori, otettuna vastakkaisella merkillä. Yksi frigoria on yhtä kuin miinus yksi kilokalori [13] .

Thermia

Lämmön yksikkö, joka vastaa numeerisesti 1 megakaloria (10 6 kaloria) [14] .

Brittiläinen lämpöyksikkö

BTU (British Thermal Unit) on yksikkö, jota käytetään lämpöenergian mittaamiseen englanninkielisissä maissa. Sen määritelmä on metodologisesti lähellä kaloria, mutta perustuu brittiläisiin yksikköihin : 1 BTU on yhtä suuri kuin energia, joka tarvitaan 1 paunaan vettä lämmittämään 1 Fahrenheit-asteella .

Kilotonnia TNT:tä

TNT-ekvivalenttia käytetään mittaamaan räjähdysvaarallisten prosessien energian vapautumista. Ottaen huomioon 1 gramman TNT:n (trinitrotolueeni, TNT) ja 1 kilokalorin räjähdysmäisen hajoamisenergian lähes täsmällinen, prosentuaalinen yhteensattuma, oletetaan ehdollisesti, että 1 kilotonni TNT:tä vastaa yhtä lämpökemiallista terakaloria (10 12 ). TX :n kalorit ).

Kalorit

Ravintoaine	kilokaloreita grammaa kohden
Hiilihydraatit	3.75
Oravat	4 [15]
Rasvat	9
Etanoli	7 [16]

Ruoan kaloripitoisuus tai energia-arvo viittaa energian määrään, jonka keho saa, kun se on täysin imeytynyt. Ruoan kokonaisenergia -arvon määrittämiseksi se poltetaan kalorimetrissä ja mitataan ympäröivään vesihauteeseen vapautuva lämpö. Ihmisen energiankulutusta mitataan samalla tavalla: kalorimetrin suljetussa kammiossa mitataan ihmisen lähettämä lämpö ja se muunnetaan "poltetuiksi" kaloreiksi - näin saat selville ruuan fysiologisen energiaarvon [ 17] . Samalla tavalla voit määrittää energian, joka tarvitaan jokaisen henkilön elämän ja toiminnan varmistamiseksi. Taulukko kuvastaa näiden testien empiirisiä tuloksia, joista lasketaan pakkauksissa olevien tuotteiden arvo. Keinotekoisten rasvojen (margariinien) ja kala- ja äyriäisrasvojen tehokkuus on 4-8,5 kcal/g , joten voit karkeasti selvittää niiden osuuden rasvan kokonaismäärästä.

Muistiinpanot

1. ↑ Vieraiden sanojen sanakirja. - M .: " Venäjän kieli ", 1989. - 624 s. ISBN 5-200-00408-8
2. ↑ 1 2 Määräykset Venäjän federaatiossa käytettäväksi sallituista määräyksiköistä. Arkistokopio 2. marraskuuta 2013 Wayback Machinessa Hyväksytty Venäjän federaation hallituksen asetuksella 31. lokakuuta 2009 nro 879.
3. ↑ OIML International Document D2. Laillistetut (virallisesti käyttöön hyväksytty) mittayksiköt. Liite B (linkki ei saatavilla) . Käyttöpäivä: 14. lokakuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 14. lokakuuta 2013. (määrätön) 
4. ↑ 1 2 Dengub V. M., Smirnov V. G. Summien yksiköt. Sanakirjan viittaus. - M . : Publishing House of Standards, 1990. - S. 56. - 240 s. — ISBN 5-7050-0118-5 .
5. ↑ 1 2 Hargrove, James L (2007). "Onko ruokaenergiayksiköiden historia ehdottanut ratkaisua "kalorien sekaannukseen"?" . Ravintopäiväkirja . 6 (44): 44. doi : 10.1186/1475-2891-6-44 . PMC2238749  _ _ PMID  18086303 .
6. ↑ 1 2 3 JL Hargrove, "History of the kalorien ravitsemus", J Nutr 136/12 (joulukuu 2006), s. 2957-2961.
7. ↑ Marks, Percy L. (14. tammikuuta 1928). "Kaksi kaloria, Percy L. Marks" . luonto . 121 (3037): 58. doi : 10.1038/ 121058d0 . Arkistoitu alkuperäisestä 2020-07-27 . Haettu 9.11.2019 . _ Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
8. ↑ 9. CGPM, Resoluutio 3: Veden kolmoispiste; termodynaaminen asteikko yhdellä kiinteällä pisteellä; lämmön määrän yksikkö (joule). Arkistoitu 8. toukokuuta 2020 Wayback Machinessa , bipm.org .
9. ↑ 1 2 Kansainvälinen standardi ISO 31-4 : Määrät ja yksiköt, Osa 4: Lämpö. Liite B (informatiivinen): Muut tiedoksi annetut yksiköt, erityisesti muuntokertoimen osalta. Kansainvälinen standardointijärjestö , 1992.
10. ↑ Rossini, Fredrick (1964). "Kemiallisen termodynamiikan retki menneisyydestä tulevaisuuteen" . Puhdas ja sovellettu kemia . 8 (2): 107. doi : 10.1351/ pac196408020095 . Arkistoitu alkuperäisestä 2018-10-04 . Haettu 21. tammikuuta 2013 . sekä IT-kalori että termokemiallinen kalori ovat täysin riippumattomia veden lämpökapasiteetista. Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
11. ↑ Lynch, Charles T. Materiaalitieteen käsikirja: Yleiset ominaisuudet, 1. osa . - CRC Press, 1974. - S. 438. Arkistoitu 8. maaliskuuta 2021 Wayback Machinessa
12. ↑ 1 2 3 Kalori // Italia - Kvarkush. - M  .: Soviet Encyclopedia, 1973. - S. 229. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [30 osassa]  / päätoimittaja A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, v. 11).
13. ↑ Sena L. A. Fysikaalisten suureiden yksiköt ja niiden mitat. — M.: Nauka , 1977. — S. 159.
14. ↑ Sena L. A. Fysikaalisten suureiden yksiköt ja niiden mitat. — M.: Nauka , 1977. — S. 158.
15. ↑ Kuinka elintarvikevalmistajat laskevat pakattujen elintarvikkeiden kalorimäärän?  (Englanti) , Scientific American . Arkistoitu 24. toukokuuta 2020. Haettu 23.5.2020.
16. ↑ Kalorit - rasva, proteiini, hiilihydraatit, alkoholi. Kalorit grammaa kohti . Haettu 23. toukokuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 31. toukokuuta 2020. (määrätön)
17. ↑ Koska elävän organismin aineenvaihdunta ei pysty absoluuttiseen hapettumiseen, toinen indikaattori on aina pienempi kuin ensimmäinen tietyssä suhteessa, mikä heijastaa aineenvaihdunnan tehokkuutta.

Kirjallisuus

• Chemical Encyclopedia, ISBN 5-85270-008-8

Linkit

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen Suuri katalaani Hienoa norjalaista italialainen Britannica (verkossa) Treccani