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
правитьСамо 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
правитьОбщий 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 точно[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).
| Кратные | Дольные | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| величина | название | обозначение | величина | название | обозначение | ||
| 101 кал | декакалория | дакал | dacal | 10−1 кал | децикалория | дкал | dcal |
| 102 кал | гектокалория | гкал | hcal | 10−2 кал | сантикалория | скал | ccal |
| 103 кал | килокалория | ккал | kcal | 10−3 кал | милликалория | мкал | mcal |
| 106 кал | мегакалория | Мкал | Mcal | 10−6 кал | микрокалория | мккал | µcal |
| 109 кал | гигакалория | Гкал | Gcal | 10−9 кал | нанокалория | нкал | ncal |
| 1012 кал | теракалория | Ткал | Tcal | 10−12 кал | пикокалория | пкал | pcal |
| 1015 кал | петакалория | Пкал | Pcal | 10−15 кал | фемтокалория | фкал | fcal |
| 1018 кал | эксакалория | Экал | Ecal | 10−18 кал | аттокалория | акал | acal |
| 1021 кал | зеттакалория | Зкал | Zcal | 10−21 кал | зептокалория | зкал | zcal |
| 1024 кал | йоттакалория | Икал | Ycal | 10−24 кал | иоктокалория | икал | ycal |
| 1027 кал | роннакалория | Рнкал | Rcal | 10−27 кал | ронтокалория | рнкал | rcal |
| 1030 кал | кветтакалория | Квкал | Qcal | 10−30 кал | квектокалория | квкал | qcal |
| рекомендовано к применению применять не рекомендуется | |||||||
Связь с другими единицами
правитьНиже 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
правитьФригория
правитьПринятая в холодильной технике единица измерения холода, численно равная одной килокалории, взятой с обратным знаком. Одна фригория равна минус одной килокалории[13].
Термия
правитьЕдиница измерения теплоты, численно равная 1 мегакалории (106 калориям)[14].
Британская тепловая единица
правитьBTU (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. Численно равна 251,7 калориям
Килотонна ТНТ
правитьДля 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
править| Питательное вещество | Килокалорий на грамм |
|---|---|
| Углеводы | 3,75 |
| Белки | 4[15] |
| Жиры | 9 |
| Этиловый спирт | 7[16] |
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
править- ↑ Словарь иностранных слов. — М.: «Русский язык», 1989. — 624 с. ISBN 5-200-00408-8
- ↑ 1 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.
- ↑ Международный документ МОЗМ D2. Узаконенные (официально допущенные к применению) единицы измерений. Приложение В. Дата обращения: 14 октября 2013. Архивировано из оригинала 14 октября 2013 года.
- ↑ 1 2 Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 56. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5.
- ↑ 1 2 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.
{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка) - ↑ 1 2 3 JL Hargrove, «History of the calorie in nutrition», J Nutr 136/12 (December 2006), pp. 2957—2961.
- ↑ Marks, Percy L. (January 14, 1928). "The Two Calories, Percy L. Marks". Nature. 121 (3037): 58. doi:10.1038/121058d0. Архивировано 27 июля 2020. Дата обращения: 9 ноября 2019.
- ↑ 9th CGPM, Resolution 3: Triple point of water; thermodynamic scale with a single fixed point; unit of quantity of heat (joule). Архивная копия от 8 мая 2020 на Wayback Machine, bipm.org.
- ↑ 1 2 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.
- ↑ Rossini, Fredrick (1964). "Excursion in Chemical Thermodynamics, from the Past into the Future". Pure and Applied Chemistry. 8 (2): 107. doi:10.1351/pac196408020095. Архивировано 4 октября 2018. Дата обращения: 21 января 2013.
both the IT calorie and the thermochemical calorie are completely independent of the heat capacity of water.
- ↑ Lynch, Charles T. Handbook of Materials Science: General Properties, Volume 1. — CRC Press, 1974. — P. 438. Источник. Дата обращения: 23 мая 2020. Архивировано 8 марта 2021 года.
- ↑ 1 2 3 Калория // Италия — Кваркуш. — М. : Советская энциклопедия, 1973. — С. 229. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 11).
- ↑ 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.
- ↑ "How Do Food Manufacturers Calculate the Calorie Count of Packaged Foods?". Scientific American (англ.). Архивировано 24 мая 2020. Дата обращения: 8 сентября 2017.
{{cite news}}: Указан более чем один параметр|accessdate=and|access-date=(справка) - ↑ Calories - Fat, Protein, Carbohydrates, Alcohol. Calories per gram. Дата обращения: 23 мая 2020. Архивировано 31 мая 2020 года.
- ↑ Поскольку обмен веществ в живом организме не способен к абсолютному окислению, второй показатель всегда меньше первого в определённой пропорции, отражающей эффективность обмена веществ.
Литература
править- Химическая энциклопедия, ISBN 5-85270-008-8
