Caloria
A caloria é uma unidade de energia que se originou da obsoleta teoria calórica do calor. Por razões históricas, duas definições principais de "caloria" estão em amplo uso. A grande caloria, caloria alimentar, caloria dietética ou quilograma caloria foi originalmente definida como a quantidade de calor necessária elevar a temperatura de um quilograma de água em um grau Celsius (ou um kelvin). A pequena caloria ou grama de caloria foi definida como a quantidade de calor necessária para causar o mesmo aumento em um grama de água. Assim, 1 caloria grande é igual a 1000 calorias pequenas.
Em nutrição e ciência alimentar, o termo caloria e o símbolo cal quase sempre se referem à unidade grande. Geralmente é usado em publicações e rótulos de embalagens para expressar o valor energético dos alimentos por porção ou por peso, ingestão calórica dietética recomendada, taxas metabólicas, etc. Alguns autores recomendam a grafia Calorie e o símbolo Cal (ambos com C maiúsculo) para evitar confusão; no entanto, esta convenção é frequentemente ignorada.
Em física e química, a palavra caloria e seu símbolo geralmente se referem à pequena unidade; o grande sendo chamado de quilocaloria. No entanto, esta unidade não faz oficialmente parte do sistema métrico (SI), sendo considerada obsoleta, tendo sido substituída em muitos usos pela unidade de energia do SI, o joule (J).
A equivalência precisa entre calorias e joules tem variado ao longo dos anos, mas em termoquímica e nutrição agora é geralmente assumido que uma (pequena) caloria (caloria termoquímica) é igual a exatamente 4,184 J, e, portanto, uma quilocaloria (uma grande caloria) é 4184 J, ou 4,184 kJ.
História
O termo "caloria" foi introduzido pela primeira vez por Nicolas Clément, como uma unidade de energia térmica, em palestras sobre calorimetria experimental durante os anos 1819-1824. Este foi o "grande" caloria. O termo (escrito com "c" minúsculo) entrou nos dicionários francês e inglês entre 1841 e 1867. Vem do latim calor 'calor'.
O mesmo termo foi usado para o "pequeno" unidade por Pierre Antoine Favre (químico) e Johann T. Silbermann (físico) em 1852. Esta unidade foi usada pelo médico norte-americano Joseph Howard Raymond, em seu livro clássico de 1894 A Manual of Human Physiology. Ele propôs chamar o "grande" unidade "quilocaloria", mas o termo não pegou até alguns anos depois.
Em 1879, Marcellin Berthelot distinguiu entre grama-caloria e quilograma-caloria, e propôs usar "Caloria", com "C" maiúsculo, para a unidade grande. Esse uso foi adotado por Wilbur Olin Atwater, professor da Wesleyan University, em 1887, em um influente artigo sobre o conteúdo energético dos alimentos.
A pequena caloria (cal) foi reconhecida como uma unidade do sistema CGS em 1896, ao lado da já existente unidade CGS de energia, o erg (sugerido pela primeira vez por Clausius em 1864, sob o nome de ergon, e adotado oficialmente em 1882).
Já em 1928 houve sérias reclamações sobre a possível confusão decorrente das duas principais definições de caloria e se a noção de usar a letra maiúscula para distingui-las era sólida.
O joule foi a unidade de energia do SI oficialmente adotada na nona Conferência Geral de Pesos e Medidas em 1948. A caloria foi mencionada na 7ª edição do folheto do SI como um exemplo de unidade não SI.
A palavra calórica alternativa é considerada fora do padrão e datada.
Definições
O "pequeno" caloria é amplamente definida como a quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura de 1 grama de água em 1 °C (ou 1 K, que é o mesmo incremento, uma gradação de um por cento do intervalo entre o ponto de fusão e o ponto de ebulição de água). A quantidade depende da pressão atmosférica e da temperatura inicial, e diferentes escolhas desses parâmetros resultaram em várias definições precisas da unidade.
| Nome | Símbolo | Conversões | Definição e notas |
|---|---|---|---|
| Calórico termoquímico | calO quê? | ) 4.184 J ?0,003964BTU?1.162×10.-6kWh?2.611×10.19EV | A quantidade de energia igual a exatamente 4.184 J (joules) e 1 kJ ≈ 0,239 kcal. |
| 4 °C calorias | cal4 | ≈ 4.204
?0,003985BTU≈ 1.168×10.-6kWh ≈ 2.624×10.19EV | A quantidade de energia necessária para aquecer um grama de água livre de ar de 3,5 a 4,5 °C na pressão atmosférica padrão. |
| 15 °C calorias | cal15 | ≈ 4.1855
?0,0039671BTU≈ 1.1626×10.-6kWh ≈ 2.6124×10.19EV | A quantidade de energia necessária para aquecer um grama de água livre de ar de 14.5 a 15.5 °C à pressão atmosférica padrão. Os valores experimentais desta caloria variaram de 4.1852 a 4.1858 J. O CIPM em 1950 publicou um valor experimental médio de 4.1855 J, notando uma incerteza de 0,0005 J. |
| 20 °C calorias | cal20. | ≈ 4.182
?0,003964BTU≈ 1.162×10.-6kWh ≈ 2.610×10.19EV | A quantidade de energia necessária para aquecer um grama de água livre de ar de 19.5 a 20.5 °C na pressão atmosférica padrão. |
| Calórico médio | calsignifica | ≈ 4.190 J
?0,003971BTU≈ 1.164×10.-6kWh ≈ 2.615×10.19EV | Definido como 1?100. da quantidade de energia necessária para aquecer um grama de água livre de ar de 0 a 100 °C à pressão atmosférica padrão. |
| Calórico Internacional de Mesa Steam (1929) | ≈ 4.1868
?0,0039683BTU≈ 1.1630×10.-6kWh ≈ 2.6132×10.19EV | Definido como 1?860 "internacional" watt hours = 180?43 "internacional" joules exatamente. | |
| Calórico Internacional de Mesa Steam (1956) | cal- Sim. | ≡ 4.1868 J
?0,0039683BTU= 1.1630×10.-6kWh ≈ 2.6132×10.19EV | Definido como 1.163 mW⋅h = 4.1868 Exactamente. Esta definição foi adotada pela Quinta Conferência Internacional sobre Propriedades do Steam (London, Julho de 1956). |
- ^ A " caloria termoquímica" foi definida por Rossini apenas como 4.1833 joules internacionais, a fim de evitar as dificuldades associadas com incertezas sobre a capacidade de calor da água. Mais tarde foi redefinido como 4.1840 J exatamente.
- ↑ a b d A pressão atmosférica padrão pode ser tomada para ser 101.325 kPa.
- ^ A figura depende do fator de conversão entre "joules internacionais" e "absoluta" (moderna, SI) joules. Usando a média internacional ohm e volt (1.000.49Ω, 1.000.34V), o "joule internacional" é sobre 1.000.19JJ, usando ohm e volt internacionais dos EUA (1.000.495Ω, 1.000.330V) É sobre 1.000.165JJ, dando 4.18684 e 4.18674JJ, respectivamente.
As duas definições mais comuns na literatura mais antiga parecem ser a caloria de 15 °C e a caloria termoquímica. Até 1948, este último foi definido como 4,1833 joules internacionais; o padrão atual de 4,184 J foi escolhido para que a nova caloria termoquímica represente a mesma quantidade de energia de antes.
Uso
Nutrição
Num contexto nutricional, o "grande" unidade é usada quase exclusivamente. Geralmente é escrito "calorias" com minúsculas "c" e o símbolo "cal", mesmo em publicações governamentais, embora a forma maiúscula "Caloria" (com o símbolo "Cal") ou o nome "quilocaloria" (com o símbolo "kcal") também são usados e podem ser obrigatórios por lei. A unidade SI de quilojoule de energia (kJ) pode ser usada em vez disso, em contextos legais ou científicos.
Nos Estados Unidos, a maioria dos nutricionistas prefere a unidade quilocaloria à unidade quilojoules, enquanto a maioria dos fisiologistas prefere usar quilojoules. Na maioria dos outros países, os nutricionistas preferem o quilojoule à quilocaloria.
Nos rótulos de informações nutricionais na União Europeia, a energia é expressa em quilojoules e quilocalorias. Nos Estados Unidos e no Canadá, os rótulos usam "Calorias", referindo-se à unidade grande. Na China, apenas quilojoules são dados.
Energia alimentar
A unidade é mais comumente usada para expressar a energia dos alimentos, ou seja, a energia específica (energia por massa) de metabolização de diferentes tipos de alimentos. Por exemplo, a gordura (lipídios) contém 9 quilocalorias por grama (kcal/g), enquanto os carboidratos (açúcar e amido) e as proteínas contêm aproximadamente 4 kcal/g. O álcool na comida contém 7 kcal/g. O "grande" A unidade também é usada para expressar a ingestão ou consumo nutricional recomendado, como em "calorias por dia".
Fazer dieta é a prática de consumir alimentos de forma regulada para diminuir, manter ou aumentar o peso corporal, ou para prevenir e tratar doenças como diabetes e obesidade. Como a perda de peso depende da redução da ingestão calórica, diferentes tipos de dietas com redução de calorias demonstraram ser geralmente eficazes.
Química e física
Em outros contextos científicos, o termo "caloria" e o símbolo "cal" quase sempre se refere à pequena unidade; o "grande" unidade sendo geralmente chamada de "quilocaloria" com o símbolo "kcal". É usado principalmente para expressar a quantidade de energia liberada em uma reação química ou mudança de fase, normalmente por mole de substância, como em quilocalorias por mole. Também é usado ocasionalmente para especificar outras quantidades de energia relacionadas à energia de reação, como a entalpia de formação e o tamanho das barreiras de ativação. No entanto, está sendo substituído cada vez mais pela unidade do SI, o joule (J); e seus múltiplos métricos, como o quilojoule (kJ).
O uso prolongado em química se deve em grande parte ao fato de que a energia liberada por uma reação em solução aquosa, expressa em quilocalorias por mol de reagente, é numericamente próxima à concentração do reagente, em mols por litro, multiplicada por a mudança na temperatura da solução, em kelvin ou graus Celsius. No entanto, esta estimativa assume que a capacidade calorífica volumétrica da solução é de 1 kcal/L/K, o que não é exato nem mesmo para água pura.