Fizikai problémák esetén gyakran a különböző folyamatok energiaértékeit kalóriában adják meg. A nemzetközi mérési rendszerben (SI) azonban ennek a fizikai mennyiségnek az elfogadott mértékegysége a joule. A cikkben részletesen megvizsgáljuk a kilokalóriák joule-ra való átváltásának kérdését.
Mit jelent az érték?
A „kalória” fogalmával foglalkozni kell. Ezután folytassa a kilokalóriák joule-ra konvertálásának kérdésével.
1824-ben Nicolas Clement francia tudós vezette be a fizikába. A 19. század végén és a 20. század első felében a kalóriát gyakran használták az energiafolyamatok számszerűsítésére. A mértékegységek műszaki rendszerében az energia mérésére használták.
Az értéket kis kalóriának nevezzük. Azt az energiát (hőt) jelöli, amelyet 1 gramm víznek át kell adni ahhoz, hogy azt 1 Celsius-fokkal felmelegítse.
Van egy nagy kalória is. Értéke megegyezik már 1 kilogramm víz 1 fokos felmelegítéséhez szükséges energiával. A mértékegységek előtagjait figyelembe véve a nagy kalóriát 1 kcal-ban rögzítik=1000 cal.
Mi az 1 kilokalória joule-ban?
Ez a kérdés sokak számára egyszerűnek tűnik. Valójában ehhez kell venni 1 kg vizet, fel kell melegíteni 1 oC-kal, és meg kell mérni, hogy mennyi hőt adtunk át a folyamat során. A probléma az, hogy a víz hőkapacitása a hőmérsékletétől függ.
Ha megnézi a táblázatos adatokat, láthatja, hogy a 0 oC és 100 oC közötti hőmérséklet-tartományban, a H 2O hőkapacitás 4174 kJ/kg-ról 4220 kJ/kg-ra változik. Sőt, először csökken, és 30-40 oC-on eléri a minimumot, majd ismét a forráspontig emelkedik.
Megtalálták a kiutat ebből a nehéz helyzetből. A tudósok egy rendszeren kívüli energiaegységet kötöttek egy adott vízhőmérséklethez. A két leggyakrabban használt hőmérséklet: 15 oC és 20 oC.
Az első esetben egy standard kalóriáról beszélünk, ez 4,1868 J. A második esetben egy termokémiai kalóriáról van szó, valamivel kevesebb, mint a standard, és egyenlő 4, 184 J. Ezek az értékek csak 0,07%-kal térnek el egymástól.
Fizikai feladatok megoldásánál ajánlatos a megadott értékek közül a nagyobbat használni, azaz 1 cal=4,1868 J, mivel ez az érték szabványos, a világ számos fejlett országában elismert.
Ennek megfelelően 1 kilokalória joule-ban egyenlő 4186,8 J vagy 4,1868 kJ.
Hol fontos ez a tudás?
Amint fentebb említettük, a kalória nemhasználják a tudományban. Ott javasolt a joule használata az energia mérésére.
Ennek ellenére az élelmiszerek előállítása során a tartalmuk energiaértékét kilokalóriában tüntetik fel a címkén. Általában ezeket az értékeket a megfelelő kilojoule-ban megadott számok megduplázzák. Sok modern diéta azonban kalória-rendszeren alapul.
Miért fontos tudni az ember által elfogyasztott élelmiszerek energiaértékét? Mert a kalóriafogyasztás és a táplálék formájában bevitt különbség határozza meg, hogy nő-e a súly vagy sem.
Mindenki, aki szembesült ezzel a kérdéssel életében, tudja, hogy a zsírok 2,25-ször több energiát tartalmaznak tömegegységenként, mint a fehérjék és a szénhidrátok. Ezen kívül létezik olyan, hogy "üres kalória", ami a termékek ártalmasságára utal (energiával látják el a szervezetet, de nem tartalmaznak tápanyagokat és vitaminokat). Az alkoholos italok kiváló példái a magas üres kalóriát tartalmazó ételeknek.
Példa problémamegoldásra
Oldjuk meg a kilokalóriák joule-ra való átváltásának egyszerű feladatát. Tegyük fel, hogy egy ember vett 2 kg húst a boltban. Tudja, hogy ez a termék 1250 kcal/kg-ot tartalmaz. Meg kell találnia a megfelelő értéket joule-ban.
Mivel a hús tömege 2 kg, így a kalóriatartalma 2 [kg]1250 [kcal/kg]=2500 kcal. Tudva, hogy 1 kcal=4186,8 J, az arányt fogjuk használni. A következőt kapjuk: 25004186, 8=10467000 J vagy 10, 467 MJ.
