Pogosto pri težavah v fiziki so energijske vrednosti za različne procese navedene v kalorijah. Vendar pa je v mednarodnem merilnem sistemu (SI) sprejeta enota za to fizikalno količino joul. V članku bomo podrobno obravnavali vprašanje pretvorbe kilokalorij v joule.
Kaj pomeni vrednost?
Potrebno je obravnavati sam koncept "kalorije". Nato nadaljujte z obravnavo vprašanja, kako pretvoriti kilokalorije v joule.
V fiziko ga je leta 1824 uvedel francoski znanstvenik Nicolas Clement. Konec 19. stoletja in v prvi polovici 20. stoletja so kalorijo pogosto uporabljali za kvantificiranje energetskih procesov. Uporabljali so ga kot merilo energije v tehničnem sistemu enot.
Vrednost se imenuje majhna kalorija. Predstavlja energijo (toploto), ki jo je treba prenesti v 1 gram vode, da se segreje za 1 stopinjo Celzija.
Obstaja tudi velika kalorija. Njegova vrednost je enaka energiji, ki je potrebna za segrevanje 1 stopinje že 1 kilograma vode. Ob upoštevanju predpon za merske enote se velika kalorija zabeleži kot 1 kcal=1000 cal.
Kaj je 1 kilokalorija v joulih?
To vprašanje se bo mnogim zdelo preprosto. Dejansko morate za to vzeti 1 kg vode, jo segreti za 1 oC in izmeriti, koliko toplote je bilo preneseno med tem postopkom. Težava je v tem, da je toplotna zmogljivost vode odvisna od njene temperature.
Če pogledate tabelarne podatke, lahko opazite, kako v temperaturnem območju od 0 oC do 100 oC, se toplotna zmogljivost H 2O spremeni iz 4174 kJ/kg na 4220 kJ/kg. Poleg tega se najprej zmanjša in doseže minimum pri 30-40 oC, nato pa spet naraste do vrelišča.
Izhod iz te težke situacije je bil najden. Znanstveniki so izvensistemsko enoto energije vezali na določeno temperaturo vode. Dve najpogosteje uporabljeni temperaturi sta 15 oC in 20 oC.
V prvem primeru govorimo o standardni kaloriji, to je 4, 1868 J. V drugem primeru gre za termokemično kalorijo, je nekoliko manjša od standardne in je enaka 4, 184 J. Te vrednosti se med seboj razlikujejo le za 0,07%.
Pri reševanju nalog iz fizike je priporočljivo uporabiti večjo od danih vrednosti, to je 1 cal=4,1868 J, saj je ta vrednost standardna, priznana v mnogih razvitih državah sveta.
V skladu s tem bo 1 kilokalorija v joulih enaka 4186,8 J ali 4,1868 kJ.
Kje je to znanje pomembno?
Kot že omenjeno, kalorija niuporablja v znanosti. Tam je za merjenje energije priporočljivo uporabiti joul.
Kljub temu se pri proizvodnji živil energijska vrednost njihove vsebine nanaša na oznake v kilokalorijah. Praviloma so te vrednosti podvojene z ustreznimi številkami v kilojoulih. Vendar pa številne sodobne diete temeljijo na uporabi sistema kalorij.
Zakaj je pomembno poznati energijsko vrednost živil, ki jih človek zaužije? Ker razlika med porabo kalorij in njihovim vnosom v obliki hrane določa, ali se bo teža povečala ali ne.
Vsak, ki se je v življenju soočil s tem vprašanjem, ve, da maščobe vsebujejo 2,25-krat več energije na enoto mase kot beljakovine in ogljikovi hidrati. Poleg tega obstaja taka stvar kot "prazne kalorije", ki se nanaša na škodljivost izdelkov (telesu oskrbujejo z energijo, vendar ne vsebujejo hranil in vitaminov). Alkoholne pijače so odličen primer živil z visoko vsebnostjo praznih kalorij.
Primer reševanja problemov
Rešimo preprosto težavo s pretvorbo kilokalorij v joule. Recimo, da je oseba v trgovini kupila 2 kg mesa. Ve, da ta izdelek vsebuje 1250 kcal/kg. Ustrezno vrednost morate najti v joulih.
Ker je masa mesa 2 kg, je njegova vsebnost kalorij 2 [kg]1250 [kcal/kg]=2500 kcal. Če vemo, da je 1 kcal=4186,8 J, bomo uporabili razmerje. Dobimo: 25004186, 8=10467000 J ali 10, 467 MJ.
