Često se u problemima iz fizike energetske vrijednosti za različite procese daju u kalorijama. Međutim, u međunarodnom sustavu mjerenja (SI), prihvaćena jedinica za ovu fizikalnu veličinu je džul. U članku ćemo detaljno razmotriti pitanje pretvaranja kilokalorija u džule.
Što znači vrijednost?
Neophodno je pozabaviti se samim pojmom "kalorija". A zatim nastavite s razmatranjem pitanja kako pretvoriti kilokalorije u džule.
U fiziku ju je 1824. godine uveo francuski znanstvenik Nicolas Clement. Krajem 19. stoljeća i u prvoj polovici 20. stoljeća kalorija se često koristila za kvantificiranje energetskih procesa. Koristio se kao mjera energije u Tehničkom sustavu jedinica.
Vrijednost se naziva mala kalorija. Predstavlja energiju (toplinu) koju je potrebno prenijeti na 1 gram vode da bi se zagrijala za 1 Celzijev stupanj.
Postoji i velika kalorija. Njegova je vrijednost jednaka energiji potrebnoj za zagrijavanje 1 stupnja već 1 kilogram vode. Uzimajući u obzir prefikse za mjerne jedinice, velika kalorija se bilježi kao 1 kcal=1000 kal.
Koliko je 1 kilokalorija u džulima?
Ovo će pitanje mnogima izgledati jednostavno. Doista, za to trebate uzeti 1 kg vode, zagrijati je za 1 oC i izmjeriti koliko je topline preneseno tijekom ovog procesa. Problem je što toplinski kapacitet vode ovisi o njezinoj temperaturi.
Ako pogledate tablične podatke, možete vidjeti kako, u temperaturnom rasponu od 0 oC do 100 oC, toplinski kapacitet H 2O mijenja se sa 4174 kJ/kg na 4220 kJ/kg. Štoviše, prvo se smanjuje, dostižući minimum na 30-40 oC, a zatim se opet povećava do točke ključanja.
Pronađen je izlaz iz ove teške situacije. Znanstvenici su jedinicu energije izvan sustava vezali za određenu temperaturu vode. Dvije najčešće korištene temperature su 15 oC i 20 oC.
U prvom slučaju govorimo o standardnoj kaloriji, to je 4, 1868 J. U drugom slučaju radi se o termokemijskoj kaloriji, nešto je manja od standardne, i jednaka je 4, 184 J. Ove vrijednosti se razlikuju jedna od druge samo za 0,07%.
Pri rješavanju zadataka iz fizike preporuča se koristiti veću od zadanih vrijednosti, odnosno 1 cal=4,1868 J, budući da je ova vrijednost standardna, priznata u mnogim razvijenim zemljama svijeta.
Prema tome, 1 kilokalorija u džulima bit će jednaka 4186,8 J ili 4,1868 kJ.
Gdje je ovo znanje važno?
Kao što je gore spomenuto, kalorija nijekoristi u znanosti. Tu se preporučuje korištenje džula za mjerenje energije.
Unatoč tome, u proizvodnji prehrambenih proizvoda energetska vrijednost njihovog sadržaja primjenjuje se na etikete u kilokalorijama. U pravilu se ove vrijednosti dupliciraju odgovarajućim brojkama u kilodžulima. Međutim, mnoge moderne dijete temelje se na korištenju kalorijskog sustava.
Zašto je važno znati energetsku vrijednost namirnica koje osoba jede? Jer razlika između potrošnje kalorija i njihovog unosa u obliku hrane određuje hoće li se težina povećati ili ne.
Svatko tko se u životu suočio s ovim pitanjem zna da masti sadrže 2,25 puta više energije po jedinici mase od proteina i ugljikohidrata. Osim toga, postoji nešto kao "prazne kalorije", što se odnosi na štetnost proizvoda (oni opskrbljuju tijelo energijom, ali ne sadrže hranjive tvari i vitamine). Alkoholna pića su odličan primjer hrane s visokim sadržajem praznih kalorija.
Primjer rješavanja problema
Riješimo jednostavan problem pretvaranja kilokalorija u džule. Recimo da je osoba u trgovini kupila 2 kg mesa. On zna da ovaj proizvod sadrži 1250 kcal/kg. Morate pronaći odgovarajuću vrijednost u džulima.
Budući da je masa mesa 2 kg, onda je njegov kalorijski sadržaj 2 [kg]1250 [kcal/kg]=2500 kcal. Znajući da je 1 kcal=4186,8 J, koristit ćemo omjer. Dobivamo: 25004186, 8=10467000 J ili 10, 467 MJ.
