Często w problemach fizyki wartości energii dla różnych procesów są podawane w kaloriach. Jednak w międzynarodowym systemie miar (SI) przyjętą jednostką tej wielkości fizycznej jest dżul. W artykule szczegółowo rozważymy kwestię przeliczania kilokalorii na dżule.
Co oznacza ta wartość?
Konieczne jest zajęcie się samą koncepcją „kalorii”. A następnie przejdź do rozważenia pytania, jak przeliczyć kilokalorie na dżule.
Do fizyki został wprowadzony w 1824 roku przez francuskiego naukowca Nicolasa Clementa. Pod koniec XIX wieku iw pierwszej połowie XX wieku kalorie często używano do ilościowego określania procesów energetycznych. Był używany jako miara energii w Technicznym Układzie Jednostek.
Wartość nazywana jest małą kalorią. Reprezentuje energię (ciepło), która musi zostać przekazana do 1 grama wody, aby ogrzać ją o 1 stopień Celsjusza.
Jest też duża kaloria. Jego wartość jest równa energii potrzebnej do podgrzania 1 stopnia już 1 kilograma wody. Biorąc pod uwagę prefiksy jednostek miary, duża kaloria jest rejestrowana jako 1 kcal=1000 kal.
Ile wynosi 1 kilokaloria w dżulach?
To pytanie wielu wyda się proste. Rzeczywiście, do tego trzeba wziąć 1 kg wody, podgrzać ją o 1 oC i zmierzyć, ile ciepła zostało przekazane podczas tego procesu. Problem w tym, że pojemność cieplna wody zależy od jej temperatury.
Jeśli spojrzysz na dane tabelaryczne, możesz zaobserwować, jak w zakresie temperatur od 0 oC do 100 oC, pojemność cieplna H 2O zmienia się z 4174 kJ/kg do 4220 kJ/kg. Co więcej, najpierw spada, osiągając minimum w temperaturze 30-40 oC, a następnie ponownie wzrasta do temperatury wrzenia.
Znaleziono wyjście z tej trudnej sytuacji. Naukowcy powiązali pozasystemową jednostkę energii z określoną temperaturą wody. Dwie najczęściej używane temperatury to 15 oC i 20 oC.
W pierwszym przypadku mówimy o standardowej kaloryczności, jest to 4,1868 J. W drugim przypadku chodzi o kalorię termochemiczną, jest ona nieco mniejsza niż standardowa i jest równa 4, 184 J. Wartości te różnią się od siebie tylko o 0,07%.
Przy rozwiązywaniu problemów z fizyki zaleca się używanie większej z podanych wartości, czyli 1 cal=4,1868 J, ponieważ jest to wartość standardowa, uznawana w wielu rozwiniętych krajach świata.
W związku z tym 1 kilokaloria w dżulach będzie równa 4186,8 J lub 4,1868 kJ.
Gdzie ta wiedza jest ważna?
Jak wspomniano powyżej, kaloria nie jestużywane w nauce. Tam zaleca się używanie dżula do pomiaru energii.
Niemniej jednak przy produkcji produktów spożywczych wartość energetyczna ich zawartości jest podawana na etykietach w kilokaloriach. Z reguły wartości te są duplikowane przez odpowiednie liczby w kilodżulach. Jednak wiele nowoczesnych diet opiera się na wykorzystaniu systemu kalorycznego.
Dlaczego ważne jest, aby znać wartość energetyczną żywności, którą spożywa dana osoba? Ponieważ różnica między spożyciem kalorii a ich spożyciem w postaci pokarmu decyduje o tym, czy waga wzrośnie, czy nie.
Każdy, kto w swoim życiu zmierzył się z tym pytaniem, wie, że tłuszcze zawierają 2,25 razy więcej energii na jednostkę masy niż białka i węglowodany. Ponadto istnieje coś takiego jak „puste kalorie”, które nawiązuje do szkodliwości produktów (dostarczają one organizmowi energii, ale nie zawierają składników odżywczych i witamin). Napoje alkoholowe są doskonałym przykładem żywności bogatej w puste kalorie.
Przykład rozwiązywania problemów
Rozwiążmy prosty problem zamiany kilokalorii na dżule. Załóżmy, że ktoś kupił w sklepie 2 kg mięsa. Wie, że ten produkt zawiera 1250 kcal/kg. Musisz znaleźć odpowiednią wartość w dżulach.
Ponieważ masa mięsa wynosi 2 kg, to jego kaloryczność wynosi 2 [kg]1250 [kcal/kg]=2500 kcal. Wiedząc, że 1 kcal=4186,8 J, użyjemy proporcji. Otrzymujemy: 25004186, 8=10467000 J lub 10, 467 MJ.
