Калория

Кало́рия (лат. calor — 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 фр. calorie, которое, в свою очередь, происходит от лат. calor, 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 три определения трёх различных видов калории[2].

  • 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.

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).

Для измерения количества энергии используются также мегакалория (1 Мкал = 106 кал) и теракалория (1 Ткал = 1012 кал).

Связь с другими единицами

Ниже используется стандартная международная калория: 1 кал = 4,1868 Дж.

Фригория
Основная статья: Фригория

Принятая в холодильной технике единица измерения холода, численно равная одной килокалории, взятой с обратным знаком. Одна фригория равна минус одной килокалории[12].

Термия
Основная статья: Термия

Единица измерения теплоты, численно равная 1 мегакалории (106 калориям)[13].

Британская тепловая единица
Основная статья: Британская тепловая единица

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
Основная статья: Тротиловый эквивалент

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 калориям).

Калорийность
Питательное вещество Калорий на грамм
Углеводы 3,75
Белки 4[14]
Жиры 9
Этиловый спирт 7[15]
Основная статья: Энергетическая ценность

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[16]. 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 кал/г, поэтому можно примерно узнать их долю в общем количестве жиров.

Примечания
  1. Словарь иностранных слов. — М.: «Русский язык», 1989. — 624 с. ISBN 5-200-00408-8
  2. Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Архивная копия от 2 ноября 2013 на Wayback Machine Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879.
  3. Международный документ МОЗМ D2. Узаконенные (официально допущенные к применению) единицы измерений. Приложение В (недоступная ссылка). Дата обращения: 14 октября 2013. Архивировано 14 октября 2013 года.
  4. Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 56. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5.
  5. Hargrove, James L (2007). “Does the history of food energy units suggest a solution to "Calorie confusion"?”. Nutrition Journal. 6 (44): 44. DOI:10.1186/1475-2891-6-44. PMC 2238749. PMID 18086303.
  6. JL Hargrove, «History of the calorie in nutrition», J Nutr 136/12 (December 2006), pp. 2957—2961.
  7. Marks, Percy L. (January 14, 1928). “The Two Calories, Percy L. Marks”. Nature. 121 (3037): 58. DOI:10.1038/121058d0. Дата обращения November 9, 2019.
  8. 9th CGPM, Resolution 3: Triple point of water; thermodynamic scale with a single fixed point; unit of quantity of heat (joule)., bipm.org.
  9. 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.
  10. Rossini, Fredrick (1964). “Excursion in Chemical Thermodynamics, from the Past into the Future”. Pure and Applied Chemistry. 8 (2): 107. DOI:10.1351/pac196408020095. Дата обращения 21 January 2013. both the IT calorie and the thermochemical calorie are completely independent of the heat capacity of water.
  11. Lynch, Charles T. Handbook of Materials Science: General Properties, Volume 1. — CRC Press, 1974. — P. 438.
  12. Сена Л. А. Единицы физических величин и их размерности. — М.: Наука, 1977. — С. 159.
  13. Сена Л. А. Единицы физических величин и их размерности. — М.: Наука, 1977. — С. 158.
  14. How Do Food Manufacturers Calculate the Calorie Count of Packaged Foods? (англ.), Scientific American.
  15. Calories - Fat, Protein, Carbohydrates, Alcohol. Calories per gram.
  16. Поскольку обмен веществ в живом организме не способен к абсолютному окислению, второй показатель всегда меньше первого в определённой пропорции, отражающей эффективность обмена веществ.

Литература
  • Химическая энциклопедия, ISBN 5-85270-008-8

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.