Калория — это единица энергии , которая возникла из калорической теории тепла. [1] [ 2] Большая калория , пищевая калория , диетическая калория или килограмм-калория определяется как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного литра воды на один градус Цельсия ( или один кельвин ). [1] [3] Малая калория или грамм-калория определяется как количество тепла, необходимое для того, чтобы вызвать такое же повышение температуры одного миллилитра воды. [3] [4] [5] [1] Таким образом, 1 большая калория равна 1000 малых калорий.
В диетологии и пищевой науке термин «калория» и символ «кал» могут относиться к большой или малой единице в разных регионах мира. Обычно он используется в публикациях и на этикетках для выражения энергетической ценности продуктов в расчете 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 заглавной буквы «С»), если подразумевается большая калория, чтобы избежать путаницы; [8] однако эта условность часто игнорируется. [6] [7] [8]
В физике и химии слово калория и его символ обычно относятся к малой единице, большая называется килокалория (ккал). Однако ккал официально не является частью Международной системы единиц (СИ) и считается устаревшим, [2] будучи замененным во многих случаях производной единицей энергии СИ , джоулем ( Дж ), [9] или килоджоулем (кДж) для 1000 джоулей.
Точная эквивалентность между калориями и джоулями менялась на протяжении многих лет, но в термохимии и питании в настоящее время 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 calor — «тепло». [12] Впервые он был введен Николя Клеманом как единица тепловой энергии в лекциях по экспериментальной калориметрии в 1819–1824 годах. Это была «большая» калория. [2] [13] [14] Термин (написанный со строчной буквы «с») вошел во французские и английские словари между 1841 и 1867 годами.
Этот же термин для «малой» единицы использовали Пьер Антуан Фавр (химик) и Иоганн Т. Зильберман (физик) в 1852 году.
В 1879 году Марселен Бертело провел различие между грамм-калорией и килограмм-калорией и предложил использовать «Калорию» с заглавной буквы «К» для большой единицы. [2] Такое использование было принято Уилбуром Олином Этуотером , профессором Уэслианского университета , в 1887 году в влиятельной статье об энергетической ценности пищи. [2] [13]
Меньшую единицу использовал американский врач Джозеф Говард Рэймонд в своем классическом учебнике 1894 года «Руководство по физиологии человека » . [15] Он предложил называть «большую» единицу «килокалория», но этот термин прижился лишь несколько лет спустя.
Малая калория (кал) была признана единицей системы СГС в 1896 году [2] [14] наряду с уже существующей единицей энергии СГС — эргом (впервые предложенной Клаузиусом в 1864 году под названием эргон и официально принятой в 1882 году).
В 1928 году уже высказывались серьезные жалобы на возможную путаницу, возникающую из-за двух основных определений калории, и на то, была ли разумной идея использования заглавной буквы для их различения. [16]
Джоуль был официально принят в качестве единицы энергии СИ на девятой Генеральной конференции по мерам и весам в 1948 году. [17] [9] Калория упоминалась в 7-м издании брошюры СИ как пример единицы, не входящей в систему СИ. [10]
Альтернативное написание calory является менее распространенным, нестандартным вариантом. [12]
«Малая» калория в широком смысле определяется как количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма воды на 1 °C (или 1 K, что является тем же приращением, градацией в один процент интервала между точкой плавления и точкой кипения воды). [4] [5] Фактическое количество энергии, необходимое для достижения этого повышения температуры, зависит от атмосферного давления и начальной температуры; различный выбор этих параметров привел к нескольким различным точным определениям единицы.
Два определения, наиболее распространенные в старой литературе, по-видимому, это калория 15 °C и термохимическая калория . До 1948 года последняя определялась как 4,1833 международных джоулей; текущий стандарт 4,184 Дж был выбран для того, чтобы новая термохимическая калория представляла то же количество энергии, что и раньше. [19]
В Соединенных Штатах в контексте питания используется почти исключительно «большая» единица. [23] Обычно пишется «калория» со строчной буквой «c» и символом «cal», даже в правительственных публикациях. [6] [7] Вместо этого в юридических или научных контекстах может использоваться единица СИ килоджоуль (кДж). [24] [25] Большинство американских диетологов предпочитают единицу килокалория единице килоджоулей, тогда как большинство физиологов предпочитают использовать килоджоули. В большинстве других стран диетологи предпочитают килоджоуль килокалории. [26]
В Европейском Союзе на этикетках с данными о пищевой ценности энергия выражается как в килоджоулях, так и в килокалориях, сокращенно «кДж» и «ккал» соответственно. [27]
В Китае используются только килоджоули. [28]
Единица чаще всего используется для выражения пищевой энергии , а именно удельной энергии (энергии на массу) метаболизма различных типов пищи. Например, жир (триглицеридные липиды) содержит 9 килокалорий на грамм (ккал/г), тогда как углеводы (сахар и крахмал) и белок содержат приблизительно 4 ккал/г. [29] Алкоголь в пище содержит 7 ккал/г. [30] «Большая» единица также используется для выражения рекомендуемого потребления или потребления пищи, как «калорий в день».
Диета — это практика употребления пищи в регулированном режиме для снижения, поддержания или увеличения веса тела или для профилактики и лечения таких заболеваний, как диабет и ожирение . Поскольку потеря веса зависит от снижения потребления калорий, различные виды диет с пониженным содержанием калорий, как было показано, являются в целом эффективными. [31]
В других научных контекстах термин «калория» и символ «кал» почти всегда относятся к малой единице; «большая» единица обычно называется «килокалория» с символом «ккал». Она в основном используется для выражения количества энергии, высвобождаемой в химической реакции или фазовом переходе , как правило, на моль вещества, как в килокалориях на моль . [32] Она также иногда используется для указания других энергетических величин, которые относятся к энергии реакции, таких как энтальпия образования и размер активационных барьеров . [33] Однако ее все чаще вытесняет единица СИ, джоуль (Дж); и ее метрические кратные, такие как килоджоуль (кДж). [ необходима цитата ]
Длительное использование в химии во многом обусловлено тем фактом, что энергия, выделяемая реакцией 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 составляет 1 ккал/( л ⋅ К ), что не является точным даже для чистой воды. [ необходима цитата ]
ИТ-калория, так и термохимическая калория полностью независимы от теплоемкости воды.
