La caloría es una unidad de energía definida como la cantidad de calor necesaria para elevar una cantidad de agua en un grado de temperatura.
Por razones históricas, se utilizan ampliamente dos definiciones principales de calorías . La caloría pequeña o caloría gramo (generalmente denominada cal ) es la cantidad de energía térmica necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado Celsius (o un kelvin ). [1] [2] La gran cantidad de calorías , calorías alimentarias o kilocalorías ( Cal , calorías o kcal ), más utilizadas en nutrición , [3]es la cantidad de calor necesaria para provocar el mismo aumento en un kilogramo de agua. [4] Por lo tanto, 1 kilocaloría (kcal) = 1000 calorías (cal). Por convención en la ciencia de los alimentos , la caloría grande se llama comúnmente Caloría (algunos autores con una C mayúscula para distinguirla de la unidad más pequeña). [5] En la mayoría de los países, las etiquetas de los productos alimenticios industrializados deben indicar el valor energético nutricional en calorías (kilo o grandes) por ración o peso.
La caloría se relaciona directamente con el sistema métrico y, por lo tanto, con el sistema SI . Se considera obsoleto dentro de la comunidad científica, desde la adopción del sistema SI, pero todavía se usa de alguna manera. [3] La unidad de energía del SI es el joule . Una caloría se define exactamente como 4,184 J, y una caloría (kilocaloría) es 4184 J.
Historia [ editar ]
La caloría fue introducida por primera vez por Nicolas Clément , como una unidad de energía térmica , en conferencias durante los años 1819-1824. Esta fue la caloría "grande", a saber. kilocaloría moderna. [3] [6] El término entró en los diccionarios de francés e inglés entre 1841 y 1867. Proviene del latín calor 'calor'.
La "pequeña" caloría (caloría moderna) fue introducida por Pierre Antoine Favre (químico) y Johann T. Silbermann (físico) en 1852. En 1879, Marcelino Berthelot distinguió entre gramocaloría (caloría moderna) y kilogramo-caloría (kilocaloría moderna). ). [6] Berthelot también introdujo la convención de capitalizar el kilogramo de calorías, como Calorie .
El uso del kilogramo-calorías (kcal) para la nutrición fue presentado al público estadounidense por Wilbur Olin Atwater , profesor de la Wesleyan University , en 1887. [3]
La caloría moderna (cal) fue reconocida por primera vez como una unidad del sistema cm-gs (cgs) en 1896, [6] junto con la unidad de energía cgs ya existente, el erg (sugerido por primera vez por Clausius en 1864, bajo el nombre ergon , y adoptado oficialmente en 1882).
Ya en 1928 hubo serias quejas sobre la posible confusión derivada de las dos definiciones principales de caloría y si la noción de usar la letra mayúscula para distinguirlas era acertada. [7] El uso de la caloría fue oficialmente desaprobado por la novena Conferencia General de Pesas y Medidas , en 1948. [8]
La caloría ortográfica alternativa es arcaica.
Definiciones [ editar ]
La caloría moderna (pequeña) se define como la cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 ° C (o 1 K, que es el mismo incremento). [1] [2] La definición depende de la presión atmosférica y la temperatura inicial. Por consiguiente, se han utilizado varias definiciones precisas diferentes de la caloría.
| Nombre | Símbolo | Conversiones | Definición y notas |
|---|---|---|---|
| termoquímica de calorías | cal th | ≡ 4.184 J ≈ 0,003 964 BTU ≈ 1,162 × 10 −6 kW⋅h ≈ 2.611 × 10 19 eV | La cantidad de energía es exactamente igual a 4,184 J ( julios ) y 1 kJ = 0,239 kcal. [9] [10] [11] (a) . |
| 4 ° C de calorías | cal 4 | ≈ 4,204 J ≈ 0,003 985 BTU ≈ 1,168 × 10 −6 kW⋅h ≈ 2,624 × 10 19 eV | La cantidad de energía necesaria para calentar un gramo de agua sin aire de 3,5 a 4,5 ° C a presión atmosférica estándar. (C) |
| 15 ° C de calorías | cal 15 | ≈ 4,1855 J ≈ 0,003 9671 BTU ≈ 1,1626 × 10 −6 kW⋅h ≈ 2,6124 × 10 19 eV | La cantidad de energía necesaria para calentar un gramo de agua sin aire de 14,5 a 15,5 ° C a presión atmosférica estándar. (c) Los valores experimentales de esta caloría oscilaron entre 4,1852 y 4,1858 J. El CIPM en 1950 publicó un valor experimental medio de 4,1855 J, notando una incertidumbre de 0,0005 J. [9] |
| 20 ° C de calorías | cal 20 | ≈ 4,182 J ≈ 0,003 964 BTU ≈ 1,162 × 10 −6 kW⋅h ≈ 2,610 × 10 19 eV | La cantidad de energía necesaria para calentar un gramo de agua sin aire de 19,5 a 20,5 ° C a presión atmosférica estándar. (C) |
| Caloría media | media cal | ≈ 4,190 J ≈ 0,003 971 BTU ≈ 1,164 × 10 −6 kW⋅h ≈ 2,615 × 10 19 eV | Se define como 1 / 100 de la cantidad de energía necesaria para calentar un gramo de agua libre de aire de 0 a 100 ° C a presión atmosférica estándar. (C) |
| Calorías de la tabla de vapor internacional (1929) | ≈ 4,1868 J ≈ 0,003 9683 BTU ≈ 1,1630 × 10 −6 kW⋅h ≈ 2,6132 × 10 19 eV | Se define como 1 / 860 horas "internacionales" vatios = 180 / 43 julios "internacionales" exactamente. (B) | |
| Calorías de la tabla de vapor internacional (1956) | cal IT | ≡ 4,1868 J ≈ 0,003 9683 BTU = 1,1630 × 10 −6 kW⋅h ≈ 2,6132 × 10 19 eV | Definido como 1,163 mW⋅h = 4,1868 J exactamente. Esta definición fue adoptada por la Quinta Conferencia Internacional sobre Propiedades del Vapor (Londres, julio de 1956). [9] |
- (a) La 'Caloría termoquímica' fue definida por Rossini simplemente como 4,1833 julios internacionales para evitar las dificultades asociadas con las incertidumbres sobre la capacidad calorífica del agua. Más tarde se redefinió exactamente como 4.1840 J. [12]
- (b) La cifra depende del factor de conversión entre "julios internacionales" y julios "absolutos" (moderno, SI). Usando la media internacional de ohmios y voltios (1.000 49 Ω ,1.000 34 V [13] ), el "joule internacional" es aproximadamente1.000 19 J , utilizando los ohmios y voltios internacionales de EE. UU. (1.000 495 Ω ,1.000 330 V ) se trata de1.000 165 J , dando4.186 84 y4.186 74 J , respectivamente.
- (c) La presión atmosférica estándar puede tomarse como101,325 kPa .
Las dos definiciones más comunes en la literatura más antigua parecen ser la caloría a 15 ° C y la caloría termoquímica . Hasta 1948, este último se definía como 4,1833 julios internacionales; Se eligió el estándar actual de 4.184 J para que la nueva caloría termoquímica representara la misma cantidad de energía que antes. [10]
La caloría se definió por primera vez específicamente para medir la energía en forma de calor, especialmente en calorimetría experimental . [14]
Nutrición [ editar ]
En un contexto nutricional, el kilojulio (kJ) es la unidad SI de energía alimentaria, aunque la caloría se usa comúnmente. [15] [16] La palabra caloría se usa comúnmente con el número de kilocalorías (kcal) de energía nutricional medida.
En los Estados Unidos, la mayoría de los nutricionistas prefieren la unidad de kilocaloría a la unidad de kilojulios, mientras que la mayoría de los fisiólogos prefieren usar kilojulios. En la mayoría de los demás países, los nutricionistas prefieren el kilojulio a la kilocaloría. [17] Las leyes de etiquetado de alimentos de los Estados Unidos requieren el uso de kilocalorías (bajo el nombre de "Calorías"); Se permite incluir kilojulios en las etiquetas de los alimentos junto con las kilocalorías, pero la mayoría de las etiquetas de los alimentos no lo hacen. En Australia, los kilojulios se prefieren oficialmente a las kilocalorías, pero las kilocalorías conservan cierto grado de uso popular. [18] Las leyes de etiquetado de alimentos de Australia y Nueva Zelanda requieren el uso de kilojulios; Se permite incluir kilocalorías en las etiquetas además de kilojulios, pero no es obligatorio. [19]Las leyes de etiquetado de alimentos de la UE requieren tanto kilojulios como kilocalorías en todas las etiquetas nutricionales, con los kilojulios en primer lugar. [20]
Para facilitar la comparación, las cifras específicas de energía o densidad energética se suelen citar como "calorías por ración" o "kcal por 100 g". Un requerimiento o consumo nutricional a menudo se expresa en calorías o kilocalorías por día.
Los nutrientes de los alimentos como grasa (lípidos) contienen 9 kilocalorías por gramo (kcal / g), mientras que los carbohidratos (azúcar) o proteínas contienen aproximadamente 4 kcal / g. [21] El alcohol en los alimentos contiene 7 kcal / g. [22] Los nutrientes de los alimentos también se cotizan a menudo "por 100 g".
Química [ editar ]
En otros contextos científicos, el término caloría casi siempre se refiere a la pequeña caloría. Aunque no es una unidad SI, todavía se usa en química. Por ejemplo, la energía liberada en una reacción química por mol de reactivo se expresa ocasionalmente en kilocalorías por mol . [23] Normalmente, este uso se debía en gran parte a la facilidad con la que se podía calcular en reacciones de laboratorio, especialmente en solución acuosa.: un volumen de reactivo disuelto en agua formando una solución, con concentración expresada en moles por litro (1 litro que pesa 1 kilogramo), inducirá un cambio de temperatura en grados Celsius en el volumen total de agua solvente, y estas cantidades (volumen, molar concentración y cambio de temperatura) se pueden utilizar para calcular la energía por mol. También se utiliza ocasionalmente para especificar cantidades de energía que se relacionan con la energía de reacción, como la entalpía de formación y el tamaño de las barreras de activación . [24] Sin embargo, su uso está siendo reemplazado por la unidad SI, el julio y sus múltiplos, como el kilojulio.
Medición del contenido energético de los alimentos [ editar ]
En el pasado, se usaba un calorímetro de bomba para determinar el contenido de energía de los alimentos quemando una muestra y midiendo un cambio de temperatura en el agua circundante. Hoy en día, este método no se usa comúnmente en los Estados Unidos y ha sido reemplazado por calcular el contenido de energía indirectamente al sumar la energía proporcionada por los nutrientes de los alimentos que contienen energía (como proteínas, carbohidratos y grasas), el sistema Atwater modificado. . El contenido de fibra también se resta para tener en cuenta el hecho de que el cuerpo no digiere la fibra. [21]
Ver también [ editar ]
- Tasa metabólica basal
- Teoría calórica
- Conversión de unidades de energía
- Caloría vacía
- Energía alimentaria
- Etiqueta de información nutricional
Referencias [ editar ]
- ^ a b "Diccionario de Cambridge: calorías" . Consultado el 9 de noviembre de 2019 .
- ^ a b "Definición de sustantivo calórico del Oxford Advanced American Dictionary" . Consultado el 9 de noviembre de 2019 .
- ↑ a b c d Hargrove, James L (2007). "¿Sugiere la historia de las unidades de energía alimentaria una solución a la" confusión de calorías "?" . Diario de nutrición . 6 (44): 44. doi : 10.1186 / 1475-2891-6-44 . PMC 2238749 . PMID 18086303 .
- ^ "Definición de calorías" . Merriam-Webster . 1 de agosto de 2017 . Consultado el 4 de septiembre de 2017 .
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- ↑ a b Rossini, Fredrick (1964). "Excursión en termodinámica química, del pasado al futuro" . Química pura y aplicada . 8 (2): 107. doi : 10.1351 / pac196408020095 . Consultado el 21 de enero de 2013 .
tanto la caloría IT como la caloría termoquímica son completamente independientes de la capacidad calorífica del agua.
- ^ Lynch, Charles T. (1974). Manual de ciencia de materiales: propiedades generales, volumen 1 . Prensa CRC. pag. 438. ISBN 9780878192342. Consultado el 8 de marzo de 2014 .
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