V problémoch vo fyzike sa energetické hodnoty pre rôzne procesy často uvádzajú v kalóriách. V medzinárodnom systéme meraní (SI) je však akceptovanou jednotkou tejto fyzikálnej veličiny joule. V článku sa budeme podrobne zaoberať otázkou prevodu kilokalórií na jouly.
Čo znamená hodnota?
Je potrebné zaoberať sa samotným pojmom „kalória“. A potom sa zamyslite nad otázkou, ako previesť kilokalórie na jouly.
Do fyziky ho zaviedol v roku 1824 francúzsky vedec Nicolas Clement. Na konci 19. storočia a v prvej polovici 20. storočia sa kalória často používala na kvantifikáciu energetických procesov. Bola použitá ako miera energie v technickom systéme jednotiek.
Hodnota sa nazýva malá kalória. Predstavuje energiu (teplo), ktoré je potrebné preniesť do 1 gramu vody, aby sa zohriala o 1 stupeň Celzia.
Je tu tiež veľká kalória. Jeho hodnota sa rovná energii potrebnej na zohriatie 1 stupňa už 1 kilogramu vody. Ak vezmeme do úvahy predpony pre jednotky merania, veľká kalória sa zaznamená ako 1 kcal=1000 cal.
Čo je 1 kilokalória v jouloch?
Táto otázka sa mnohým bude zdať jednoduchá. Na to skutočne potrebujete vziať 1 kg vody, zohriať ju o 1 oC a zmerať, koľko tepla sa odovzdalo počas tohto procesu. Problém je v tom, že tepelná kapacita vody závisí od jej teploty.
Ak sa pozriete na tabuľkové údaje, môžete pozorovať, ako v teplotnom rozsahu od 0 oC do 100 oC, tepelná kapacita H 2O sa mení z 4174 kJ/kg na 4220 kJ/kg. Okrem toho najskôr klesá a dosahuje minimum pri 30-40 oC a potom sa opäť zvyšuje až k bodu varu.
Bolo nájdené východisko z tejto ťažkej situácie. Vedci naviazali mimosystémovú jednotku energie na konkrétnu teplotu vody. Dve najčastejšie používané teploty sú 15 oC a 20 oC.
V prvom prípade hovoríme o štandardnej kalórii, je to 4 1868 J. V druhom prípade ide o termochemickú kalóriu, ktorá je o niečo nižšia ako štandardná a rovná sa 4, 184 J. Tieto hodnoty sa navzájom líšia iba o 0,07 %.
Pri riešení úloh vo fyzike sa odporúča použiť väčšiu z uvedených hodnôt, teda 1 cal=4,1868 J, keďže táto hodnota je štandardná, uznávaná v mnohých vyspelých krajinách sveta.
Podľa toho sa 1 kilokalória v jouloch bude rovnať 4186,8 J alebo 4,1868 kJ.
Kde sú tieto znalosti dôležité?
Ako bolo spomenuté vyššie, kalória nie jepoužívané vo vede. Tam sa odporúča použiť na meranie energie joule.
Pri výrobe potravinárskych výrobkov sa však energetická hodnota ich obsahu uvádza na etiketách v kilokalóriách. Spravidla sú tieto hodnoty duplikované zodpovedajúcimi číslami v kilojouloch. Mnohé moderné diéty sú však založené na používaní kalorického systému.
Prečo je dôležité poznať energetickú hodnotu potravín, ktoré človek konzumuje? Pretože rozdiel medzi spotrebou kalórií a ich príjmom vo forme jedla rozhoduje o tom, či sa hmotnosť zvýši alebo nie.
Každý, kto sa v živote stretol s touto otázkou, vie, že tuky obsahujú 2,25-krát viac energie na jednotku hmotnosti ako bielkoviny a sacharidy. Okrem toho existuje niečo ako "prázdne kalórie", čo sa týka škodlivosti produktov (dodávajú telu energiu, ale neobsahujú živiny a vitamíny). Alkoholické nápoje sú ukážkovým príkladom potravín s vysokým obsahom prázdnych kalórií.
Príklad riešenia problému
Poďme vyriešiť jednoduchý problém prevodu kilokalórií na jouly. Povedzme, že človek kúpil v obchode 2 kg mäsa. Vie, že tento produkt obsahuje 1250 kcal/kg. Musíte nájsť zodpovedajúcu hodnotu v jouloch.
Keďže hmotnosť mäsa je 2 kg, jeho obsah kalórií je 2 [kg]1250 [kcal/kg]=2500 kcal. Keď vieme, že 1 kcal=4186,8 J, použijeme pomer. Získame: 25004186, 8=10467000 J alebo 10 467 MJ.
