Vaak worden bij problemen in de natuurkunde energiewaarden voor verschillende processen gegeven in calorieën. In het internationale meetsysteem (SI) is de geaccepteerde eenheid voor deze fysieke grootheid de joule. In het artikel gaan we in detail in op de kwestie van het omzetten van kilocalorieën in joules.
Wat betekent de waarde?
Het is noodzakelijk om het concept 'calorie' zelf aan te pakken. En ga dan verder met de vraag hoe kilocalorieën in joules kunnen worden omgezet.
Het werd in 1824 in de natuurkunde geïntroduceerd door de Franse wetenschapper Nicolas Clement. Aan het einde van de 19e eeuw en in de eerste helft van de 20e eeuw werd de calorie vaak gebruikt om energieprocessen te kwantificeren. Het werd gebruikt als een maat voor energie in het technische systeem van eenheden.
De waarde wordt een kleine calorie genoemd. Het vertegenwoordigt de energie (warmte) die moet worden overgebracht naar 1 gram water om het met 1 graad Celsius te verwarmen.
Er is ook een grote calorie. De waarde is gelijk aan de energie die nodig is om 1 graad al 1 kilogram water te verwarmen. Rekening houdend met voorvoegsels voor meeteenheden, wordt een grote calorie geregistreerd als 1 kcal=1000 cal.
Wat is 1 kilocalorie in joule?
Deze vraag zal voor velen eenvoudig lijken. Hiervoor moet je inderdaad 1 kg water nemen, het met 1 oC verwarmen en meten hoeveel warmte er tijdens dit proces is overgedragen. Het probleem is dat de warmtecapaciteit van water afhangt van de temperatuur.
Als je naar de tabelgegevens kijkt, kun je zien hoe, in het temperatuurbereik van 0 oC tot 100 oC, verandert de warmtecapaciteit H 2O van 4174 kJ/kg naar 4220 kJ/kg. Bovendien neemt het eerst af, bereikt een minimum bij 30-40 oC, en neemt vervolgens weer toe tot het kookpunt.
De uitweg uit deze moeilijke situatie werd gevonden. Wetenschappers hebben een energie-eenheid buiten het systeem gekoppeld aan een specifieke watertemperatuur. De twee meest gebruikte temperaturen zijn 15 oC en 20 oC.
In het eerste geval hebben we het over een standaard calorie, het is 4, 1868 J. In het tweede geval gaat het over een thermochemische calorie, het is iets minder dan de standaard, en is gelijk aan 4, 184 J. Deze waarden verschillen slechts 0,07% van elkaar.
Bij het oplossen van problemen in de natuurkunde wordt aanbevolen om de grootste van de gegeven waarden te gebruiken, dat wil zeggen 1 cal=4.1868 J, aangezien deze waarde standaard is, erkend in veel ontwikkelde landen van de wereld.
Dienovereenkomstig is 1 kilocalorie in joule gelijk aan 4186,8 J of 4,1868 kJ.
Waar is deze kennis belangrijk?
Zoals hierboven vermeld, is een calorie dat nietgebruikt in de wetenschap. Daar wordt aanbevolen om de joule te gebruiken om energie te meten.
Toch wordt bij de productie van voedingsproducten de energetische waarde van hun inhoud in kilocalorieën op de etiketten toegepast. In de regel worden deze waarden gedupliceerd door de overeenkomstige cijfers in kilojoules. Veel moderne diëten zijn echter gebaseerd op het gebruik van een caloriesysteem.
Waarom is het belangrijk om de energetische waarde te kennen van voedsel dat iemand eet? Omdat het verschil tussen de consumptie van calorieën en hun inname in de vorm van voedsel bepa alt of het gewicht zal toenemen of niet.
Iedereen die in zijn leven met deze vraag te maken heeft gehad, weet dat vetten 2,25 keer meer energie per massa-eenheid bevatten dan eiwitten en koolhydraten. Daarnaast bestaat er zoiets als "lege calorieën", wat verwijst naar de schadelijkheid van producten (ze leveren energie aan het lichaam, maar bevatten geen voedingsstoffen en vitamines). Alcoholische dranken zijn een goed voorbeeld van voedsel dat rijk is aan lege calorieën.
Voorbeeld van probleemoplossing
Laten we een eenvoudig probleem oplossen van het converteren van kilocalorieën naar joules. Laten we zeggen dat een persoon 2 kg vlees in een winkel heeft gekocht. Hij weet dat dit product 1250 kcal/kg bevat. U moet de corresponderende waarde in joules vinden.
Aangezien de massa van vlees 2 kg is, is het caloriegeh alte 2 [kg]1250 [kcal/kg]=2500 kcal. Wetende dat 1 kcal=4186,8 J, zullen we de verhouding gebruiken. We krijgen: 25004186, 8=10467000 J of 10, 467 MJ.
