Caloría

Caloría  ( lat.  calor  - calor, calor) [1]  - unidad fuera del sistema de la cantidad de calor ; la energía necesaria para calentar 1 gramo de agua de 19,5 a 20,5 grados centígrados . Se definen y utilizan tres variedades de calorías, que difieren ligeramente en su tamaño. En la Federación Rusa , los tres tipos de calorías están aprobados para su uso como unidades fuera del sistema sin límite de tiempo con el alcance de la "industria" [2] . Al mismo tiempo, la Organización Internacional de Metrología Legal(OIML) se refiere a la caloría como una de esas unidades de medida “que deben retirarse de la circulación lo antes posible donde se utilizan actualmente, y que no deben introducirse si no se utilizan” [3] . El primero en utilizar el término "caloría" fue el físico sueco Johann Wilke (1732-1796) [4] .

Etimología e historia

La palabra misma proviene del fr.  caloría , que, a su vez, proviene de lat.  calor que significa "calor". Anteriormente, los términos "caloría pequeña" (correspondiente a la caloría moderna) y "caloría grande" (correspondiente a la kilocaloría moderna) también eran comunes [4] . La caloría "grande" fue presentada por primera vez por Nicolas Clément-Desormes como una unidad de energía térmica en conferencias en 1819-1824 [5] [6] . La caloría "pequeña" fue introducida por el químico Pierre Antoine Favre y el físico Johann T. Silbermann en 1852. En 1879, Marcellin Berthelot distinguió entre el gramo-caloría (caloría moderna) y el kilogramo-caloría (kilocaloría moderna) [6] .

El uso del kilogramo-caloría (kcal) para la nutrición fue introducido por el profesor Wilbur Olin Atwater de la Universidad de Wesleyan en 1887 [5] .

La caloría moderna (cal) fue reconocida por primera vez como una unidad CGS en 1896 [6] junto con la unidad de energía CGS ya existente, el erg (propuesta por primera vez por Clausius en 1864 bajo el nombre ergon, y adoptada oficialmente en 1882).

Ya en 1928 hubo serias quejas sobre la posible confusión derivada de las dos definiciones principales de contenido calórico, y se planteó la cuestión de si era razonable utilizar una letra mayúscula para distinguirlas [7] . El uso de calorías fue condenado oficialmente por la novena Conferencia General de Pesos y Medidas en 1948 [8] .

Definiciones

El enfoque general para definir una caloría está relacionado con la capacidad calorífica específica del agua y es que una caloría se define como la cantidad de calor requerida para calentar 1  gramo de agua en 1  grado Celsius a una presión atmosférica estándar de 101,325  Pa . Sin embargo, dado que la capacidad calorífica del agua depende de la temperatura, el tamaño de la caloría determinada de esta manera depende de las condiciones de calentamiento. En vista de lo anterior y por razones de carácter histórico, han surgido y existen varios tipos diferentes de calorías [2] , entre las cuales las más utilizadas son:

• Caloría (caloría internacional) (designación rusa: cal; internacional: cal), 1 cal = 4,1868 J exactamente [9] .
• Caloría termoquímica (designación rusa: cal TX ; internacional: cal th ), 1 cal TX ≈ 4,1840 J [9] [10] [11] .
• Caloría de 15 grados (designación rusa: cal 15 ; internacional: cal 15 ) , 1 cal 15 ≈ 4,1855 J.

Estas tres unidades difieren en menos del 0,07 %, por lo que son intercambiables en cálculos y mediciones que no requieren una gran precisión.

También se utilizaron calorías de 0 grados, calorías de 20 grados, calorías de 25 grados y calorías promedio. En particular, en la URSS de 1934 a 1957, se estandarizó y usó una caloría de 20 grados, equivalente a una precisión de 0,02% de la cantidad de calor requerida para calentar 1 gramo de agua de 19,5 a 20,5 grados Celsius (4,181 J) [12] .

La caloría internacional se introdujo en 1929 en Londres en la Primera Conferencia Mundial sobre las Propiedades del Agua y el Vapor. Se definió como 1/861100 de un kilovatio-hora "internacional" [12] (que difiere de la definición moderna debido a la redefinición del vatio en el SI: 1 vatio absoluto, o SI vatio, es aproximadamente igual a 1,00019 del viejo vatio "internacional" usado con 1909 a 1948).

Anteriormente, la caloría se usaba mucho para medir energía, trabajo y calor; "valor calorífico" era el calor de combustión del combustible. En la actualidad, a pesar de la transición al sistema SI , en la industria del calor y la energía, los sistemas de calefacción, los servicios públicos, a menudo se usa una unidad múltiple para medir la cantidad de energía térmica: gigacaloría (Gcal) (10 9 calorías). Para medir la potencia térmica se utiliza una unidad derivada de Gcal/ h (gigacaloría por hora), que caracteriza la cantidad de calor producido o utilizado por uno u otro equipo por unidad de tiempo.

Además, la caloría se utiliza en estimaciones del valor energético ("contenido calórico") de los alimentos. Normalmente, el valor energético se indica en kilocalorías (kcal). Debe tenerse en cuenta que en dietética y otras áreas de uso relacionadas, el prefijo kilo- a menudo se omite si esto no puede causar errores e inconsistencias, es decir, una kilocaloría de valor energético se llama simplemente caloría. Esto se debe a razones históricas, ya que anteriormente los términos caloría pequeña y caloría grande se usaban oficialmente para caloría y kilocaloría [12] .

La megacaloría (1 Mcal = 106 cal) y la teracaloría (1 Tcal = 1012 cal ) también se utilizan para medir la cantidad de energía .

Relación con otras unidades

Lo siguiente usa la caloría internacional estándar : 1 cal = 4.1868 J.

• 1 J ≈ 0,2388458966 cal.
• 1 kWh ≈ 0,859845 Mcal.
• 1 Gcal = 1163 kWh (exactamente).
• 1 eV = (1,602176634 10 −19 / 4,1868) cal (exactamente) ≈ 3,8267331145 10 −20 cal.
• 1 cal \u003d (4.1868 / 1.602176634 10 −19 ) eV (exactamente) ≈ 2.6131950193 10 19 eV.
• 1 unidad térmica británica (BTU) ≈ 252 cal.
• 1 kcal ≈ 3.968 BTU .
• 1 barril de petróleo equivalente (BOE) ≈ 1,46 Gcal.
• 1 Gcal ≈ 0,684 BOE .
• 1 kilotonelada de TNT = 1 Tcal TX ≈ 1 Tcal.

Unidades relacionadas

Frigoría

Unidad de medida de frío aceptada en refrigeración, numéricamente igual a una kilocaloría, tomada con signo contrario. Una frigoría es igual a menos una kilocaloría [13] .

Termia

Una unidad de calor, numéricamente igual a 1 megacaloría (10 6 calorías) [14] .

Unidad térmica británica

BTU (British Thermal Unit) es la unidad utilizada para medir la energía térmica en los países de habla inglesa. Su definición es metodológicamente cercana a la de una caloría, pero se basa en unidades imperiales : 1 BTU es igual a la energía requerida para calentar 1 libra de agua en 1 grado Fahrenheit .

Kilotón de TNT

El equivalente de TNT se utiliza para medir la liberación de energía de los procesos explosivos. En vista de la coincidencia casi exacta, dentro del porcentaje, de la energía de descomposición explosiva de 1 gramo de TNT (trinitrotolueno, TNT) y 1 kilocaloría, se supone condicionalmente que 1 kilotonelada de TNT en términos de energía corresponde a 1 teracaloría termoquímica (10 12 calorías de TX ).

Calorías

Nutritivo	kilocalorias por gramo
carbohidratos	3.75
Ardillas	4 [15]
Grasas	9
Etanol	7 [16]

El contenido calórico, o el valor energético de los alimentos, se refiere a la cantidad de energía que recibe el cuerpo cuando se absorbe por completo. Para determinar el valor energético total de los alimentos, se queman en un calorímetro y se mide el calor liberado en el baño de agua circundante. El consumo de energía de una persona se mide de manera similar: en la cámara sellada del calorímetro , el calor emitido por una persona se mide y se convierte en calorías "quemadas"; de esta manera, puede averiguar el valor energético fisiológico de los alimentos [ 17] . De manera similar, se puede determinar la energía necesaria para asegurar la vida y actividad de cualquier persona. La tabla refleja los resultados empíricos de estas pruebas, a partir de las cuales se calcula el valor de los productos en sus envases. Las grasas artificiales (margarinas) y las grasas de los mariscos tienen una eficiencia de 4-8,5 kcal/g , por lo que aproximadamente puede averiguar su participación en la cantidad total de grasa.

Notas

1. ↑ Diccionario de palabras extranjeras. - M .: " idioma ruso ", 1989. - 624 p. ISBN 5-200-00408-8
2. ↑ 1 2 Regulaciones sobre unidades de cantidades permitidas para uso en la Federación Rusa. Copia de archivo del 2 de noviembre de 2013 en Wayback Machine Aprobado por Decreto del Gobierno de la Federación Rusa del 31 de octubre de 2009 No. 879.
3. ↑ Documento Internacional OIML D2. Unidades de medida legalizadas (oficialmente aprobadas para su uso). Apéndice B (enlace no disponible) . Fecha de acceso: 14 de octubre de 2013. Archivado desde el original el 14 de octubre de 2013. (indefinido) 
4. ↑ 1 2 Dengub V. M., Smirnov V. G. Unidades de cantidades. Referencia del diccionario. - M. : Editorial de Normas, 1990. - S. 56. - 240 p. — ISBN 5-7050-0118-5 .
5. ↑ 1 2 Hargrove, James L (2007). "¿La historia de las unidades de energía alimentaria sugiere una solución a la "confusión de calorías"?" . Revista de nutrición . 6 (44): 44. doi : 10.1186/1475-2891-6-44 . PMC2238749  ._ _ PMID  18086303 .
6. ↑ 1 2 3 JL Hargrove, "Historia de las calorías en la nutrición", J Nutr 136/12 (diciembre de 2006), págs. 2957-2961.
7. ↑ Marcas, Percy L. (14 de enero de 1928). "Las dos calorías, Percy L. Marks" . naturaleza _ 121 (3037): 58. doi : 10.1038/ 121058d0 . Archivado desde el original el 27 de julio de 2020 . Consultado el 9 de noviembre de 2019 . Parámetro obsoleto utilizado |deadlink=( ayuda )
8. ↑ CGPM 9, Resolución 3: Punto triple del agua; escala termodinámica con un solo punto fijo; unidad de cantidad de calor (julio). Archivado el 8 de mayo de 2020 en Wayback Machine , bipm.org .
9. ↑ 1 2 Norma internacional ISO 31-4 : Cantidades y unidades, Parte 4: Calor. Anexo B (informativo): Otras unidades dadas para información, especialmente en lo que respecta al factor de conversión. Organización Internacional de Normalización , 1992.
10. ↑ Rossini, Federico (1964). “Excursión en Termodinámica Química, del Pasado al Futuro” . Química Pura y Aplicada . 8 (2): 107. doi : 10.1351/ pac196408020095 . Archivado desde el original el 4 de octubre de 2018 . Consultado el 21 de enero de 2013 . tanto la caloría IT como la caloría termoquímica son completamente independientes de la capacidad calorífica del agua. Parámetro obsoleto utilizado |deadlink=( ayuda )
11. ↑ Lynch, Charles T. Manual de ciencia de los materiales: propiedades generales, volumen 1 . - CRC Press, 1974. - P. 438. Archivado el 8 de marzo de 2021 en Wayback Machine .
12. ↑ 1 2 3 calorías // Italia - Kvarkush. - M  .: Enciclopedia soviética, 1973. - S. 229. - ( Gran enciclopedia soviética  : [en 30 volúmenes]  / editor en jefe A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, v. 11).
13. ↑ Sena L. A. Unidades de cantidades físicas y sus dimensiones. — M.: Nauka , 1977. — S. 159.
14. ↑ Sena L. A. Unidades de cantidades físicas y sus dimensiones. — M.: Nauka , 1977. — S. 158.
15. ↑ ¿Cómo calculan los fabricantes de alimentos la cantidad de calorías de los alimentos envasados?  (Inglés) , Scientific American . Archivado el 24 de mayo de 2020. Consultado el 23 de mayo de 2020.
16. ↑ Calorías: grasas, proteínas, carbohidratos, alcohol. Calorías por gramo . Consultado el 23 de mayo de 2020. Archivado desde el original el 31 de mayo de 2020. (indefinido)
17. ↑ Dado que el metabolismo en un organismo vivo no es capaz de oxidación absoluta, el segundo indicador siempre es menor que el primero en cierta proporción, lo que refleja la eficiencia del metabolismo.

Literatura

• Enciclopedia química, ISBN 5-85270-008-8

Enlaces

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