Sovint en problemes de física, els valors energètics dels diferents processos es donen en calories. Tanmateix, en el sistema internacional de mesures (SI), la unitat acceptada per a aquesta magnitud física és el joule. A l'article, considerarem detalladament el problema de convertir quilocalories a joules.
Què vol dir el valor?
Cal tractar amb el mateix concepte de "caloria". I després procediu a considerar la qüestió de com convertir quilocalories a joules.
Va ser introduït a la física l'any 1824 pel científic francès Nicolas Clement. A finals del segle XIX i a la primera meitat del segle XX, la caloria s'utilitzava sovint per quantificar processos energètics. Es va utilitzar com a mesura d'energia al Sistema Tècnic d'Unitats.
El valor s'anomena caloria petita. Representa l'energia (calor) que cal transferir a 1 gram d'aigua per escalfar-lo 1 grau centígrad.
També hi ha una gran quantitat de calories. El seu valor és igual a l'energia necessària per escalfar 1 grau ja 1 quilogram d'aigua. Tenint en compte els prefixos per a les unitats de mesura, una gran caloria es registra com a 1 kcal=1.000 cal.
Què és 1 kilocaloria en joules?
Aquesta pregunta semblarà senzilla per a molts. De fet, per això cal prendre 1 kg d'aigua, escalfar-lo 1 oC i mesurar quanta calor s'ha transferit durant aquest procés. El problema és que la capacitat calorífica de l'aigua depèn de la seva temperatura.
Si observeu les dades tabulars, podeu observar com, en el rang de temperatures de 0 oC a 100 oC, la capacitat calorífica H 2O canvia de 4174 kJ/kg a 4220 kJ/kg. A més, primer disminueix, arribant a un mínim de 30-40 oC, i després torna a augmentar fins al punt d'ebullició.
S'ha trobat la sortida a aquesta difícil situació. Els científics han vinculat una unitat d'energia fora del sistema a una temperatura específica de l'aigua. Les dues temperatures més utilitzades són 15 oC i 20 oC.
En el primer cas, estem parlant d'una caloria estàndard, és 4, 1868 J. En el segon cas, es tracta d'una caloria termoquímica, és lleugerament inferior a la estàndard, i és igual a 4, 184 J. Aquests valors només difereixen entre si en un 0,07%.
Quan es resolen problemes de física, es recomana utilitzar el més gran dels valors donats, és a dir, 1 cal=4,1868 J, ja que aquest valor és estàndard, reconegut a molts països desenvolupats del món.
En conseqüència, 1 kilocaloria en joules serà igual a 4186,8 J o 4,1868 kJ.
On és important aquest coneixement?
Com s'ha esmentat anteriorment, una caloria no ho ésutilitzat en la ciència. Allà es recomana utilitzar el joule per mesurar l'energia.
No obstant això, en l'elaboració de productes alimentaris, el valor energètic del seu contingut s'aplica a les etiquetes en quilocalories. Com a regla general, aquests valors es dupliquen amb les xifres corresponents en kilojoules. Tanmateix, moltes dietes modernes es basen en l'ús d'un sistema de calories.
Per què és important conèixer el valor energètic dels aliments que menja una persona? Perquè la diferència entre el consum de calories i la seva ingesta en forma d'aliment determina si el pes augmentarà o no.
Tothom que s'ha enfrontat a aquesta pregunta a la seva vida sap que els greixos contenen 2,25 vegades més energia per unitat de massa que les proteïnes i els carbohidrats. A més, hi ha una cosa com les "calories buides", que es refereix a la nocivitat dels productes (subministren energia al cos, però no contenen nutrients i vitamines). Les begudes alcohòliques són un bon exemple d'aliments rics en calories buides.
Exemple de resolució de problemes
Resolvem un problema senzill de convertir quilocalories a joules. Suposem que una persona va comprar 2 kg de carn en una botiga. Sap que aquest producte conté 1250 kcal/kg. Heu de trobar el valor corresponent en joules.
Com que la massa de la carn és de 2 kg, el seu contingut calòric és de 2 [kg]1250 [kcal/kg]=2500 kcal. Sabent que 1 kcal=4186,8 J, utilitzarem la proporció. Obtenim: 25004186, 8=10467000 J o 10, 467 MJ.
