Калорийность
| калория | |
|---|---|
| Единица | энергия |
| Символ | кал |
| Конверсии | |
| 1 кал в... | ... равно... |
| джоули | 4,184 Дж |
Калория – это единица энергии , возникшая из калорической теории тепла. [1] [2] Большая калория , пищевая калория , диетическая калория или килограммовая калория определяется как количество тепла, необходимое для повышения на один градус Цельсия температуры одного литра воды ( или один кельвин ). [1] [3] Малая калория или граммовая калория определяется как количество тепла, необходимое для того, чтобы вызвать такое же увеличение количества в одном миллилитре воды. [3] [4] [5] [1] Таким образом, 1 большая калория равна 1000 маленьким калориям.
В науке о питании и пищевой науке термин «калория» и символ « кал» могут относиться к большой или маленькой единице в различных регионах мира . Обычно он используется в публикациях и на этикетках упаковок для выражения энергетической ценности пищевых продуктов на порцию или на вес, рекомендуемой калорийности рациона , [6] [7] скорость метаболизма и т. д. Некоторые авторы рекомендуют писать Калорию и символ Кал (оба с заглавной буквы С), если имеется в виду большая калория, чтобы избежать путаницы; [8] однако это соглашение часто игнорируется. [6] [7] [8]
В физике и химии слово калория и его символ обычно относятся к маленькой единице, а большая называется килокалорией (ккал). Однако ккал официально не является частью Международной системы единиц (СИ) и считается устаревшей. [2] во многих случаях был заменен производной единицей энергии в системе СИ — джоулем Дж ) ( , [9] или килоджоуль (кДж) для 1000 джоулей.
Точная эквивалентность калорий и джоулей менялась с годами, но в термохимии и питании сейчас принято считать, что одна (маленькая) калория ( термохимическая калория ) равна ровно 4,184 Дж, и, следовательно, одна килокалория (одна большая калория) равна 4184 Дж или 4,184 кДж. [10] [11]
История
[ редактировать ]Термин «калория» происходит от латинского слова «тепло». [12] Впервые она была введена Николя Клеманом как единица тепловой энергии в лекциях по экспериментальной калориметрии в 1819–1824 годах. Это была «большая» калория. [2] [13] [14] Этот термин (написанный с маленькой буквы «c») вошел во французский и английский словари между 1841 и 1867 годами.
Тот же термин использовался для «маленькой» единицы Пьером Антуаном Фавром (химиком) и Иоганном Т. Зильберманом (физиком) в 1852 году. Эту единицу использовал американский врач Джозеф Говард Рэймонд в своем классическом учебнике 1894 года «Руководство по физиологии человека» . . [15] Он предложил назвать «большую» единицу «килокалорией», но этот термин прижился лишь несколько лет спустя.
В 1879 году Марселлен Бертло провел различие между грамм-калорией и килограмм-калорией и предложил использовать «калорию» с заглавной буквы «С» для обозначения большой единицы. [2] Это использование было принято Уилбуром Олином Этуотером , профессором Уэслианского университета , в 1887 году во влиятельной статье об энергетическом содержании пищи. [2] [13]
Малая калория (кал) была признана единицей системы СГС в 1896 году. [2] [14] наряду с уже существующей единицей энергии СГС, эргом (впервые предложенным Клаузиусом в 1864 году под названием эргон и официально принятым в 1882 году).
В 1928 году уже были серьезные жалобы на возможную путаницу, возникающую из-за двух основных определений калории, и на то, была ли идея использовать заглавную букву для их различения. [16]
Джоуль был официально принятой единицей энергии в системе СИ на девятой Генеральной конференции по мерам и весам в 1948 году. [17] [9] Калория была упомянута в 7-м издании брошюры СИ как пример единицы, не входящей в систему СИ. [10]
Альтернативное написание «калория» — менее распространенный и нестандартный вариант. [12]
Определения
[ редактировать ]«Маленькая» калория в широком смысле определяется как количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма воды на 1 °С (или 1 К, что представляет собой то же приращение, градацию в один процент интервала между температурой плавления и температурой плавления). и температура кипения воды). [4] [5] Фактическое количество энергии, необходимое для достижения такого повышения температуры, зависит от атмосферного давления и начальной температуры; Разный выбор этих параметров привел к нескольким различным точным определениям единицы.
| Имя | Символ | Конверсии | Определение и примечания |
|---|---|---|---|
| Термохимическая калория | Калифорнийский | ≡ 4,184 Дж | Количество энергии равно ровно 4,184 Дж ( джоулям ) и 1 кДж ≈ 0,239 ккал. [18] [19] [20] [11] [а] |
| 4 °C калорий | кал 4 | ≈ 4,204 Дж ≈ 0,003 985 БТЕ ≈ 1,168 × 10 −6 kW⋅h≈ 2.624 × 10 19 эВ | Количество энергии, необходимое для нагрева одного грамма безвоздушной воды с 3,5 до 4,5 °С при стандартном атмосферном давлении. [б] |
| 15 °C калорий | кал 15 | ≈ 4,1855 Дж ≈ 0,003 9671 БТЕ ≈ 1,1626 × 10 −6 kW⋅h≈ 2.6124 × 10 19 эВ | Количество энергии, необходимое для нагрева одного грамма безвоздушной воды с 14,5 до 15,5 °С при стандартном атмосферном давлении. [б] Экспериментальные значения этой калории варьировались от 4,1852 до 4,1858 Дж. CIPM в 1950 году опубликовал среднее экспериментальное значение 4,1855 Дж, отметив неопределенность 0,0005 Дж. [18] |
| 20 °C калорий | кал 20 | ≈ 4,182 Дж ≈ 0,003 964 БТЕ ≈ 1,162 × 10 −6 kW⋅h≈ 2.610 × 10 19 эВ | Количество энергии, необходимое для нагрева одного грамма безвоздушной воды с 19,5 до 20,5 °С при стандартном атмосферном давлении. [б] |
| Средняя калорийность | злая лошадь | ≈ 4,190 Дж ≈ 0,003 971 БТЕ ≈ 1,164 × 10 −6 kW⋅h≈ 2.615 × 10 19 эВ | Определяется как 1/100 количества энергии , . необходимой для нагрева одного грамма безвоздушной воды от 0 до 100 °C при стандартном атмосферном давлении [б] |
| Международная паровая таблица калорий (1929 г.) | ≈ 4,1868 Дж ≈ 0,003 9683 БТЕ ≈ 1,1630 × 10 −6 kW⋅h≈ 2.6132 × 10 19 эВ | Определяется как 1 ⁄ 860 «международных» ватт-часов = Ровно 180 ⁄ 43 «международных» джоулей. [с] | |
| Международная паровая таблица калорий (1956 г.) | Калифорнийский ИТ | ≡ 4,1868 Дж ≈ 0,003 9683 БТЕ = 1,1630 × 10 −6 kW⋅h≈ 2.6132 × 10 19 эВ | Точно определяется как 1,163 мВт⋅ч = 4,1868 Дж. Это определение было принято Пятой Международной конференцией по свойствам пара (Лондон, июль 1956 г.). [18] |
- ^ «Термохимическая калория» была определена Россини просто как 4,1833 международных джоуля, чтобы избежать трудностей, связанных с неопределенностью относительно теплоемкости воды. Позже оно было переопределено как точно 4,1840 Дж. [22]
- ^ Jump up to: а б с д Стандартное атмосферное давление можно принять равным 101,325 кПа .
- ^ Цифра зависит от коэффициента перевода между «международными джоулями» и «абсолютными» (современными, СИ) джоулями. Используя средние международные омы и вольты ( 1,000 49 Ом , 1,000 34 В ), [21] «международный джоуль» составляет около 1000 19 Дж , при использовании международных омов и вольт США ( 1 000 495 Ом , 1 000 330 В ) это около 1 000 165 Дж , что дает 4,186 84 и 4,186 74 Дж соответственно.
В старой литературе наиболее распространены два определения: калория при 15 °C и термохимическая калория . До 1948 года последняя определялась как 4,1833 международных джоуля; текущий стандарт 4,184 Дж был выбран для того, чтобы новая термохимическая калория представляла то же количество энергии, что и раньше. [19]
Использование
[ редактировать ]Питание
[ редактировать ]В Соединенных Штатах в контексте питания почти исключительно используется «большая» единица. [23] Обычно даже в правительственных публикациях слово «калория» пишется с маленькой буквой «с» и символом «кал». [6] [7] единицу СИ килоджоуль (кДж). Вместо этого в юридическом или научном контексте можно использовать [24] [25] Большинство американских диетологов предпочитают единицу измерения «килокалория» единице «килоджоуль», тогда как большинство физиологов предпочитают использовать «килоджоули». В большинстве других стран диетологи предпочитают килоджоуль килокалории. [26]
В Европейском Союзе на этикетках с информацией о пищевой ценности энергия выражается как в килоджоулях, так и в килокалориях, сокращенно «кДж» и «ккал» соответственно. [27]
В Китае указаны только килоджоули. [28]
Пищевая энергия
[ редактировать ]Единица чаще всего используется для выражения энергии пищи , а именно удельной энергии (энергии на массу) метаболизма различных типов пищи. Например, жир (триглицеридные липиды) содержит 9 килокалорий на грамм (ккал/г), а углеводы (сахар и крахмал) и белок содержат примерно 4 ккал/г. [29] Алкоголь в пище содержит 7 ккал/г. [30] «Большая» единица также используется для выражения рекомендуемого потребления или потребления питательных веществ, например, «калорий в день».
Диета – это практика употребления регулируемого пищи для снижения, поддержания или увеличения массы тела , а также для предотвращения и лечения таких заболеваний, как диабет и ожирение . Поскольку потеря веса зависит от снижения потребления калорий, различные виды диет с пониженным содержанием калорий в целом эффективны. было доказано, что [31]
Химия и физика
[ редактировать ]В других научных контекстах термин «калория» и символ «кал» почти всегда относятся к маленькой единице; «большую» единицу обычно называют «килокалорией» с символом «ккал». Чаще всего он используется для выражения количества энергии, выделяемой в химической реакции или фазовом переходе , обычно на моль вещества, например, в килокалориях на моль . [32] Его также иногда используют для указания других энергетических величин, связанных с энергией реакции, таких как энтальпия образования и размер активационных барьеров . [33] Однако его все чаще вытесняет единица СИ - джоуль (Дж); и их метрические кратные, такие как килоджоуль (кДж). [ нужна ссылка ]
Продолжающееся использование в химии во многом связано с тем, что энергия, выделяемая при реакции в водном растворе , выраженная в килокалориях на моль реагента, численно близка к концентрации реагента в молях на литр , умноженной на изменение температуры. раствора в кельвинах или градусах Цельсия. Однако эта оценка предполагает, что объемная теплоемкость раствора равна 1 ккал/( L ⋅ K ), что не является точным даже для чистой воды. [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Кристофер В. Моррис (1992) Академический словарь прессы по науке и технологиям . 2432 страницы. ISBN 9780122004001
- ^ Jump up to: а б с д и ж Эллисон Марш (2020): « Как подсчет калорий стал наукой: калориметры определяют пищевую ценность продуктов питания и мощность парогенераторов. Архивировано 21 января 2022 г. в Wayback Machine ». Интернет-статья о спектре IEEE. Архивировано 20 января 2022 г. на веб-сайте Wayback Machine от 29 декабря 2020 г. По состоянию на 20 января 2022 г.
- ^ Jump up to: а б «Определение калорийности» . Мерриам-Вебстер . 1 августа 2017 года . Проверено 4 сентября 2017 г.
- ^ Jump up to: а б «Кембриджский словарь: калория» . Проверено 9 ноября 2019 г.
- ^ Jump up to: а б «Определение существительного калории из Оксфордского расширенного американского словаря» . Проверено 9 ноября 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (2019 г.): « Калории в меню - информация заархивирована 20 января 2022 г. в Wayback Machine ». Онлайн-документ на веб-сайте FDA. Архивировано 15 сентября 2013 г. на Wayback Machine от 5 августа 2019 г. Доступ осуществлен 20 января 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с Национальная служба здравоохранения Великобритании (2019 г.): « Какой должна быть моя ежедневная норма калорий? Архивировано 21 января 2022 г. в Wayback Machine ». Онлайн-документ на веб-сайте Национальной службы здравоохранения. Архивировано 2 мая 2020 г. на Wayback Machine от 24 октября 2019 г. Доступ осуществлен 20 января 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Конн, Кэрол; Лен Кравиц. «Замечательная калорийность» . Университет Нью-Мексико . Проверено 1 марта 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Международное бюро Poids et Mesures (2019): Международная система единиц (СИ). Архивировано 20 января 2022 г. в Wayback Machine , 9-е издание.
- ^ Jump up to: а б Международное бюро Poids et Mesures (1998): Международная система единиц (СИ). Архивировано 20 января 2022 г. в Wayback Machine , 7-е издание.
- ^ Jump up to: а б Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (2003 г.): « Документ ФАО по продовольствию и питанию 77: Энергия пищевых продуктов - методы анализа и коэффициенты преобразования. Архивировано 24 мая 2010 г. в Wayback Machine ». Доступ осуществлен 21 января 2022 г.
- ^ Jump up to: а б « «Калорийность». » . Словарь Merriam-Webster.com . Проверено 20 марта 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Харгроув, Джеймс Л. (2007). «Предлагает ли история единиц пищевой энергии решение проблемы «путаницы калорий»?» . Журнал питания . 6 (44): 44. дои : 10.1186/1475-2891-6-44 . ПМЦ 2238749 . ПМИД 18086303 .
- ^ Jump up to: а б Дж. Л. Харгроув, «История калорий в питании», J Nutr 136/12 (декабрь 2006 г.), стр. 2957–2961.
- ^ Джозеф Ховард Рэймонд (1894): Руководство по физиологии человека: подготовлено специально для студентов-медиков. Архивировано 21 января 2022 г. в Wayback Machine . У. Б. Сондерс, 376 страниц.
- ^ Маркс, Перси Л. (14 января 1928 г.). «Две калории, Перси Л. Маркс» . Природа . 121 (3037): 58. дои : 10.1038/121058d0 . S2CID 4068300 .
- ^ « Резолюция 3 9-го ГКМВ (1948 г.): Тройная точка воды; термодинамическая шкала с одной фиксированной точкой; единица количества тепла (джоуль) », BIPM. Архивировано 14 июня 2021 г. в Wayback Machine .
- ^ Jump up to: а б с Международный стандарт ISO 31-4 : Величины и единицы, Часть 4: Теплота. Приложение B (справочное): Другие единицы приведены для информации, особенно относительно коэффициента пересчета. Международная организация по стандартизации , 1992.
- ^ Jump up to: а б Россини, Фредрик (1964). «Экскурсия по химической термодинамике из прошлого в будущее» . Чистая и прикладная химия . 8 (2): 107. doi : 10.1351/pac196408020095 . Проверено 21 января 2013 г.
как ИТ-калория, так и термохимическая калория совершенно не зависят от теплоемкости воды.
- ^ Линч, Чарльз Т. (1974). Справочник по материаловедению: Общие свойства, Том 1 . ЦРК Пресс. п. 438. ИСБН 9780878192342 . Проверено 8 марта 2014 г.
- ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) (1997). «1.6 Таблицы перевода единиц измерения» (PDF) . Сборник аналитической номенклатуры (3-е изд.). Институт каталонских исследований. ISBN 0-86542-615-5 . Архивировано (PDF) из оригинала 16 октября 2003 г. Проверено 31 августа 2013 г.
- ^ ФАО (1971). «Принятие джоулей в качестве единиц энергии» .
- ^ Питание, Центр безопасности пищевых продуктов и прикладных технологий (7 марта 2022 г.). «Изменения на этикетке с информацией о пищевой ценности» . FDA .
- ^ «Перспективы улучшения маркировки калорийности пищевых продуктов с использованием единиц СИ» . Метрические представления . Метрическая ассоциация Великобритании . 24 февраля 2012 года . Проверено 17 апреля 2013 г.
- ^ «Конвенции СИ» . Национальная физическая лаборатория . Проверено 8 февраля 2016 г.
- ^ Кевин Т. Паттон; Гэри А. Тибодо (11 января 2017 г.). Человеческое тело в состоянии здоровья и болезней - Электронная книга . Elsevier Науки о здоровье. п. 537. ИСБН 978-0-323-40206-4 .
- ^ «Регламент ЕС № 1169/2011 Европейского парламента и Совета от 25 октября 2011 г. о предоставлении потребителям информации о пищевых продуктах» . ЭУР-Лекс . Проверено 18 апреля 2022 г.
- ^ Министерство сельского хозяйства США (2013). «Китай, Общие правила маркировки пищевой ценности расфасованных пищевых продуктов» (PDF) . Проверено 18 апреля 2022 г.
- ^ «Как производители продуктов питания рассчитывают калорийность упакованных продуктов?» . Научный американец . Проверено 8 сентября 2017 г.
- ^ «Калории – жиры, белки, углеводы, алкоголь. Калорий на грамм» . Нутристратегия .
- ^ Стричар, И. (3 января 2006 г.). «Диета в управлении потерей веса» . Журнал Канадской медицинской ассоциации . 174 (1): 56–63. дои : 10.1503/cmaj.045037 . ISSN 0820-3946 . ПМЦ 1319349 . ПМИД 16389240 .
- ^ Изд. Цви Раппопорта. (2007), «Химия пероксидов» , том 2, стр. 12.
- ^ Багаван, Невада (2002). Медицинская биохимия . Академическая пресса. стр. 76–77. ISBN 9780120954407 . Проверено 5 сентября 2017 г.