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 температуры одного литра воды на один градус Цельсия ( 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 разных 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] скорости метаболизма и т. д. Некоторые авторы рекомендуют писать «Калория» и символ «Кал» ( оба с большой буквы C), если имеется в виду большая калорийность, во избежание путаницы; [8] однако это соглашение часто игнорируется. [6] [7] [8]
В физике и химии слово калория и его символ обычно относятся к маленькой единице; большая из них называется килокалорией . Однако ккал официально не является частью системы СИ и считается устаревшей, [2] во многих случаях замененной единицей энергии в системе СИ — джоулем ( Дж). [9]
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]
Термин «калория» происходит от латинского слова « тепло ». [ нужна цитация ] Впервые она была введена Николя Клеманом как единица тепловой энергии в лекциях по экспериментальной калориметрии в 1819–1824 годах. Это была «большая» калория. [2] [12] [13] 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 Ховард Рэймонд в своем классическом учебнике 1894 года « Руководство по физиологии человека». . [14] 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 использовано Уилбуром Олином Этуотером , профессором Уэслианского университета , в 1887 году в влиятельной статье об энергетическом содержании пищи. [2] [12]
Малая калория (кал) была признана единицей системы СГС в 1896 году [2] [13] наряду с уже существующей единицей энергии СГС — эргом (впервые предложенным Клаузиусом в 1864 году под названием эргон и официально принят в 1882 году).
Уже в 1928 году поступали серьезные жалобы на возможную путаницу, возникающую из-за двух основных определений калории, и на то, была ли идея использовать заглавную букву для их различения. [15]
Джоуль был официально принятой единицей энергии СИ на девятой Генеральной конференции по мерам и весам в 1948 году. [16] [9] Калория упоминалась в 7-м издании брошюры СИ как пример единицы, не входящей в систему СИ. [10]
Альтернативное написание калорий считается нестандартным и устаревшим.
«Маленькая» калория в широком смысле определяется как количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма воды на 1 °C (или 1 К, что представляет собой то же приращение, градацию в один процент от 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.
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. [18]
В Соединенных Штатах в контексте питания почти исключительно используется «большая» единица. [22] Обычно слово «калория» пишется со строчной буквы «с» и символом «кал», даже в правительственных публикациях. [6] [7] Вместо этого в юридическом или научном контексте может использоваться единица измерения энергии в системе СИ — килоджоуль (кДж). [23] [24] Большинство диетологов предпочитают единицу измерения килокалория единице килоджоуля, тогда как большинство физиологов предпочитают использовать килоджоули. В большинстве других стран диетологи предпочитают килоджоуль килокалории. [25]
В Европейском Союзе энергия на этикетках с информацией о пищевой ценности выражается как в килоджоулях, так и в килокалориях, сокращенно «кДж» и «ккал» соответственно. [26]
В Китае указаны только килоджоули. [27]
Единица чаще всего используется для выражения энергии пищи , а именно удельной энергии (энергии на массу) метаболизма различных типов пищи. Например, жиры (липиды) содержат 9 килокалорий на грамм (ккал/г), а углеводы (сахар и крахмал) и белки — примерно 4 ккал/г. [28] Алкоголь в пище содержит 7 ккал/г. [29] «Большая» единица также используется для выражения рекомендуемого потребления или потребления питательных веществ, например, «калорий в день».
Диета — это практика регулируемого употребления 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, было доказано, что различные виды диет с пониженным содержанием калорий в целом эффективны. [30]
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 . [31] Его также иногда используют для указания других энергетических величин, которые связаны с энергией реакции, таких как энтальпия образования и размер активационных барьеров . [32] Однако его все чаще вытесняет единица СИ — джоуль (Дж); и их метрические кратные, такие как килоджоуль (кДж). [ нужна цитата ]
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 температура раствора в кельвинах или градусах Цельсия. Однако эта оценка предполагает, что объемная теплоемкость раствора равна 1 ккал/ л / К , что неточно даже для чистой воды. [ нужна цитата ]
как ИТ-калория, так и термохимическая калория совершенно не зависят от теплоемкости воды.