แคลอรี

Q: ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ แคลอรี

แคลอรีเป็นหน่วยพลังงานที่มีที่มาจากทฤษฎีแคลอรีของความร้อน แคลอรีขนาดเล็กหรือกรัมแคลอรีถูกกำหนดให้เป็นปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำ 1 มิลลิลิตรขึ้น 1 องศาเซลเซียส.

แคลอรี
แคลอรี
	ฉลากข้อมูลโภชนาการมาตรฐานของสหรัฐอเมริกาที่ระบุจำนวนแคลอรี่ต่อหนึ่งหน่วยบริโภคโดยทั่วไป
ข้อมูลทั่วไป
หน่วยของ	พลังงาน
เครื่องหมาย	แคล
การแปลง
1 แคลอรีใน...	... เท่ากับ ...
หน่วย SI	4.184 จูล

แคลอรีเป็นหน่วยพลังงานที่มีที่มาจากทฤษฎีแคลอรีของความร้อน [ ¹^]^[²^]^{แคลอรี}ขนาดเล็กหรือกรัมแคลอรีถูกกำหนดให้เป็นปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำ 1 มิลลิลิตรขึ้น 1 องศาเซลเซียส (หรือ 1 เคลวิน) ^[³^]^[⁴^]^[⁵^]ในสหรัฐอเมริกา คำว่า "แคลอรีขนาดใหญ่" ยังใช้ในความหมายว่ากิโลแคลอรี (1 กิโลแคลอรี = 1000 แคลอรี) อีกด้วย^[¹^]^[³^]

ในโภชนาการและวิทยาศาสตร์อาหารคำว่าแคลอรี่และสัญลักษณ์cal อาจหมายถึงหน่วยใหญ่หรือหน่วยเล็กในภูมิภาคต่างๆ ของโลกโดยทั่วไปจะใช้ในสิ่งพิมพ์และฉลากบรรจุภัณฑ์เพื่อแสดงค่าพลังงานของอาหารต่อหนึ่งหน่วยบริโภคหรือต่อน้ำหนักปริมาณแคลอรี่ที่แนะนำให้บริโภค ต่อวัน [ ⁶^]^[⁷^]อัตราการเผาผลาญฯลฯ ผู้เขียนบางคนแนะนำให้ใช้คำว่าCalorieและสัญลักษณ์Cal (ทั้งสองคำขึ้น ^ต้นด้วยตัวพิมพ์ใหญ่ C) หากหมายถึงแคลอรี่หน่วยใหญ่ เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน^[⁸^]อย่างไรก็ตาม ธรรมเนียมนี้มักถูกละเลย^[⁶^]^[⁷^]^[⁸^]

ในฟิสิกส์และเคมีคำว่าแคลอรีและสัญลักษณ์ของมันมักหมายถึงหน่วยเล็ก ส่วนหน่วยใหญ่เรียกว่ากิโลแคลอรี (kcal) อย่างไรก็ตาม แคลอรีไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของระบบหน่วยสากล (SI) และถือว่าล้าสมัย^{[ 2 ]}โดยถูกแทนที่ด้วยหน่วยอนุพันธ์ของพลังงานในระบบ SI คือจูล (J) ^{[ 9 ]}หรือกิโลจูล (kJ) สำหรับ 1,000 จูล

ความเท่าเทียมกันที่แน่นอนระหว่างแคลอรีและจูลมีการเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา แต่ในเทอร์โมเคมีและโภชนาการ ปัจจุบันโดยทั่วไปถือว่าแคลอรีหนึ่งหน่วย ( แคลอรีเทอร์โมเคมี ) เท่ากับ 4.184 จูลพอดี ดังนั้นกิโลแคลอรีหนึ่งหน่วย (แคลอรีขนาดใหญ่หนึ่งหน่วย) จึงเท่ากับ 4184 จูล หรือ 4.184 กิโลจูล^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

ประวัติศาสตร์

คำว่า "แคลอรี" มาจากภาษาละตินcalor ซึ่งแปล ว่า' ความร้อน' ^{[ 12 ]}นิโคลัส เคลมองต์เป็นผู้นำเสนอคำนี้เป็นครั้งแรกในฐานะหน่วยของ พลังงาน ความร้อนในการบรรยายเกี่ยวกับแคลอรีเมตรี เชิงทดลอง ในช่วงปี 1819–1824 ซึ่งก็คือแคลอรี "ขนาดใหญ่" ^{[ 2 ]}^{[ 13 ]}^{[ 14 ]}คำนี้ (เขียนด้วยตัวพิมพ์เล็ก "c") ได้ถูกบรรจุลงในพจนานุกรมภาษาฝรั่งเศสและภาษาอังกฤษระหว่างปี 1841 ถึง 1867

คำเดียวกันนี้ถูกใช้เรียกหน่วย "เล็ก" โดยปิแอร์ อองตวน ฟาฟร์ (นักเคมี) และฌอง ทีโบ ซิลเบอร์มันน์ (นักฟิสิกส์) ในปี ค.ศ. 1852

ในปี พ.ศ. 2422 มาร์เซลลิน เบอร์เธล็อตได้แยกความแตกต่างระหว่างกรัมแคลอรีและกิโลกรัมแคลอรี และเสนอให้ใช้คำว่า "แคลอรี" โดยใช้ตัวอักษร "C" ตัวใหญ่ สำหรับหน่วยใหญ่^{[ 2 ]}การใช้งานนี้ได้รับการยอมรับโดยวิลเบอร์ โอลิน แอทวอเตอร์ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยเวสลีย์ในปี พ.ศ. 2430 ในบทความที่มีอิทธิพลเกี่ยวกับ ปริมาณ พลังงานในอาหาร^{[ 2 ]}^{[ 13 ]}

หน่วยที่เล็กกว่าถูกใช้โดยแพทย์ชาวอเมริกันโจเซฟ โฮเวิร์ด เรย์มอนด์ในตำราA Manual of Human Physiology ปี 1894 ของ เขา^{[ 15 ]}เขาเสนอให้เรียกหน่วย "ใหญ่" ว่า "กิโลแคลอรี" แต่คำนี้ไม่เป็นที่นิยมจนกระทั่งอีกหลายปีต่อมา

แคลอรีขนาดเล็ก (cal) ได้รับการยอมรับว่าเป็นหน่วยของระบบ CGSในปี พ.ศ. 2449 ^{[ 2 ]}^{[ 14 ]}ควบคู่ไปกับหน่วยพลังงาน CGS ที่มีอยู่แล้ว คือเอิร์ก (เสนอครั้งแรกโดยคลอเซียสในปี พ.ศ. 2407 ภายใต้ชื่อเอิร์กอนและได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการในปี พ.ศ. 2425)

ในปี พ.ศ. 2461 มีข้อร้องเรียนอย่างจริงจังเกี่ยวกับความสับสนที่อาจเกิดขึ้นจากคำจำกัดความหลักสองประการของแคลอรี และว่าแนวคิดในการใช้ตัวอักษรตัวใหญ่เพื่อแยกแยะนั้นเหมาะสมหรือไม่^{[ 16 ]}

จูลเป็นหน่วยพลังงาน SI ที่ได้รับการรับรองอย่างเป็นทางการในการประชุมใหญ่ว่าด้วยมาตรวัดและหน่วยวัด ครั้งที่ 9 ในปี พ.ศ. 2491 ^{[ 17 ]}^{[ 9 ]}แคลอรีถูกกล่าวถึงในจุลสาร SI ฉบับที่ 7 ในฐานะตัวอย่างของหน่วยที่ไม่ใช่ SI ^{[ 10 ]}

การสะกดคำว่าcaloryเป็นรูปแบบที่ไม่ค่อยพบเห็นและไม่เป็นมาตรฐาน^{[ 12 ]}

คำจำกัดความ

แคลอรี "ขนาดเล็ก" นั้นโดยทั่วไปแล้วหมายถึงปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำ 1 กรัมขึ้น 1 °C (หรือ 1 K ซึ่งเป็นการเพิ่มขึ้นในระดับเดียวกัน คิดเป็นร้อยละหนึ่งของช่วงระหว่างจุดหลอมเหลวและจุดเดือดของน้ำ) ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}ปริมาณพลังงานที่แท้จริงที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมินี้ขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศและอุณหภูมิเริ่มต้น การเลือกพารามิเตอร์ที่แตกต่างกันส่งผลให้มีคำจำกัดความที่แม่นยำของหน่วยนี้แตกต่างกันหลายแบบ

ชื่อ	เครื่องหมาย	การแปลง	คำจำกัดความและหมายเหตุ
แคลอรีเทอร์โมเคมี	แคล_th	≡4.184 จูล ≈ 0.003 964 BTU ≈ 1.162 × 10 ⁻⁶ kWh ≈ 2.611 × 10 ¹⁹ eV	ปริมาณพลังงานเท่ากับ4.184 J ( จูล ) และ 1 kJ ≈ 0.239 kcal ^{[ 18 ]}^{[ 19 ]}^{[ 20 ]}^{[ 11 ]}^{[ a ]}
4 องศาเซลเซียส แคลอรี	แคลอรี₄	≈ 4.204 จูล ≈ 0.003 985 บีทียู data 1.168 × 10 ⁻⁶ กิโลวัตต์ชั่วโมง data 2.624 × 10 ¹⁹ eV	ปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการทำให้น้ำปราศจากอากาศ 1 กรัม มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 3.5 เป็น 4.5 องศาเซลเซียส ที่ความดันบรรยากาศมาตรฐาน^{[ b ]}
แคลอรี 15 องศาเซลเซียส	แคลอรี₁₅	≈ 4.1855 จูล ≈ 0.003 9671 บีทียู µ 1.1626 × 10 ⁻⁶ กิโลวัตต์ชั่วโมง data 2.6124 × 10 ¹⁹ eV	ปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการทำให้น้ำปราศจากอากาศ 1 กรัมอุ่นขึ้นจาก 14.5 เป็น 15.5 °C ที่ความดันบรรยากาศมาตรฐาน^{[ b ]}ค่าทดลองของแคลอรีนี้อยู่ในช่วง 4.1852 ถึง 4.1858 J CIPMในปี 1950 ได้ตีพิมพ์ค่าเฉลี่ยของค่าทดลองที่ 4.1855 J โดยระบุความไม่แน่นอนที่ 0.0005 J ^{[ 18 ]}
แคลอรี 20 องศาเซลเซียส	แคลอรี₂₀	≈ 4.182 จูล ≈ 0.003 964 บีทียู data 1.162 × 10 ⁻⁶ กิโลวัตต์ชั่วโมง data 2.610 × 10 ¹⁹ eV	ปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการทำให้น้ำปราศจากอากาศ 1 กรัม มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 19.5 เป็น 20.5 องศาเซลเซียส ที่ความดันบรรยากาศมาตรฐาน^{[ b ]}
แคลอรี่เฉลี่ย	แคล_มีน	≈ 4.190 จูล ≈ 0.003 971 บีทียู data 1.164 × 10 ⁻⁶ กิโลวัตต์ชั่วโมง data 2.615 × 10 ¹⁹ eV	กำหนดให้เป็น1/100ของปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการทำให้น้ำปราศจากอากาศ 1 กรัม มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 0 ถึง 100 °C ที่ความดันบรรยากาศมาตรฐาน^{[ b ]}
ปริมาณแคลอรี่ จากอาหารมื้อด่วนนานาชาติ(ค.ศ. 1929)		≈ 4.1860 จูล ≈ 0.003 9683 บีทียู µ 1.1630 × 10 ⁻⁶ กิโลวัตต์ชั่วโมง data 2.6132 × 10 ¹⁹ eV	กำหนดให้1 ⁄ 860วัตต์ชั่วโมง "สากล" เท่ากับ 180 ⁄ 43จูล "สากล" อย่างแม่นยำ^[^c^]
ปริมาณแคลอรี่จากอาหารมื้อด่วนนานาชาติ (ปี 1956)	แคล_ไอที	≡ 4.1868 J ≈ 0.003 9683 บีทียู = 1.1630 × 10 ⁻⁶ กิโลวัตต์ชั่วโมง asym 2.6132 × 10 ¹⁹ eV	กำหนดให้เป็น 1.163 mWh = 4.1868 J อย่างแม่นยำ คำจำกัดความนี้ได้รับการยอมรับโดยการประชุมนานาชาติครั้งที่ 5 ว่าด้วยคุณสมบัติของไอน้ำ (ลอนดอน กรกฎาคม พ.ศ. 2499) ^{[ 18 ]}

^ Rossini ได้กำหนด 'แคลอรีเทอร์โมเคมี' ไว้เพียง 4.1833 จูลสากล เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความไม่แน่นอนเกี่ยวกับความจุความร้อนของน้ำ ต่อมาได้มีการกำหนดนิยามใหม่เป็น 4.1840 J อย่างแม่นยำ^{[ 22 ]}
^ ^a ^b ^c ^dความดันบรรยากาศมาตรฐานสามารถถือได้ว่าเป็น101.325 กิโลปาสคาล
^ตัวเลขนี้ขึ้นอยู่กับตัวประกอบการแปลงระหว่าง "จูลสากล" และ "จูลสัมบูรณ์" (จูลสมัยใหม่, SI) โดยใช้ค่าเฉลี่ยโอห์มและโวลต์สากล (1.000 49 โอห์ม ,1.000 34 V ), ^{[ 21 ]} "จูลสากล" มีค่าประมาณ1.000 19 Jโดยใช้หน่วยโอห์มและโวลต์สากลของสหรัฐอเมริกา (1.000 495 โอห์ม1.000 330 V ) ประมาณ1.000 165 Jให้พลังงาน4.186 84และ4.186 74 Jตามลำดับ

คำจำกัดความสองคำที่พบได้บ่อยที่สุดในเอกสารเก่าๆ ดูเหมือนจะเป็นแคลอรี 15 °Cและแคลอรีเทอร์โมเคมีจนกระทั่งปี 1948 แคลอรีเทอร์โมเคมีถูกกำหนดไว้ที่ 4.1833 จูลสากล มาตรฐานปัจจุบันที่ 4.184 J ถูกเลือกเพื่อให้แคลอรีเทอร์โมเคมีใหม่แสดงถึงปริมาณพลังงานเท่าเดิม^{[ 19 ]}

การใช้งาน

โภชนาการ

ในอเมริกาเหนือ ในบริบททางโภชนาการ หน่วย "ใหญ่" ถูกใช้เกือบทั้งหมด^{[ 23 ]}^{[ 24 ]}โดยทั่วไปจะเขียนว่า "แคลอรี่" ด้วยตัวพิมพ์เล็ก "c" และสัญลักษณ์ "cal" แม้แต่ในเอกสารของรัฐบาล^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}อาจใช้หน่วยกิโลจูล (kJ) แทนในบริบททางกฎหมายหรือวิทยาศาสตร์ ^{[ 25 ]}^{[ 26 ]}นักโภชนาการชาวอเมริกันส่วนใหญ่ชอบใช้หน่วยกิโลแคลอรี่มากกว่าหน่วยกิโลจูล ในขณะที่นักสรีรวิทยาโดยส่วนใหญ่ชอบใช้กิโลจูล ในประเทศอื่นๆ ส่วนใหญ่ นักโภชนาการชอบใช้กิโลจูลมากกว่ากิโลแคลอรี่^{[ 27 ]}

ในยุโรป บนฉลากข้อมูลโภชนาการพลังงานจะแสดงเป็นกิโลจูลและกิโลแคลอรี โดยใช้ตัวย่อว่า "kJ" และ "kcal" ตามลำดับ^{[ 28 ]}

ในประเทศจีน ระบุเฉพาะกิโลจูลเท่านั้น^{[ 29 ]}

พลังงานจากอาหาร

หน่วยนี้มักใช้เพื่อแสดงพลังงานของอาหารกล่าวคือพลังงานจำเพาะ (พลังงานต่อมวล) ของการเผาผลาญอาหารประเภทต่างๆ ตัวอย่างเช่นไขมัน (ไตรกลีเซอไรด์ลิพิด) มีพลังงาน 9 กิโลแคลอรีต่อกรัม (kcal/g) ในขณะที่คาร์โบไฮเดรต (น้ำตาลและแป้ง) และโปรตีนมีพลังงานประมาณ 4 kcal/g ^{[ 30 ]}แอลกอฮอล์ในอาหารมีพลังงาน 7 kcal/g ^{[ 31 ]}หน่วย "ขนาดใหญ่" ยังใช้เพื่อแสดงปริมาณสารอาหารที่แนะนำหรือการบริโภค เช่น "แคลอรีต่อวัน"

การควบคุมอาหารคือการรับประทานอาหารอย่างเป็นระบบเพื่อลด รักษา หรือเพิ่มน้ำหนักตัวหรือเพื่อป้องกันและรักษาโรคต่างๆ เช่นโรคเบาหวานและโรคอ้วนเนื่องจากการลดน้ำหนักขึ้นอยู่กับการลดปริมาณแคลอรี่จึงพบว่าอาหารลดแคลอรี่ประเภทต่างๆ มีประสิทธิภาพโดยทั่วไป ^[³²^]

เคมีและฟิสิกส์

ในบริบททางวิทยาศาสตร์อื่นๆ คำว่า "แคลอรี" และสัญลักษณ์ "cal" มักจะหมายถึงหน่วยเล็ก ส่วนหน่วย "ใหญ่" โดยทั่วไปเรียกว่า "กิโลแคลอรี" พร้อมสัญลักษณ์ "kcal" โดยส่วนใหญ่ใช้เพื่อแสดงปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยาเคมีหรือการเปลี่ยนแปลงสถานะโดยทั่วไปต่อโมลของสาร เช่นกิโลแคลอรีต่อโมล [ ^{33 ] บาง}ครั้งยังใช้เพื่อระบุปริมาณพลังงานอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานปฏิกิริยา เช่นเอนทาลปีของการก่อตัวและขนาดของสิ่งกีดขวางการกระตุ้น^{[ 34 ]}อย่างไรก็ตาม หน่วยนี้กำลังถูกแทนที่ด้วยหน่วย SI คือ จูล (J) และหน่วยเมตริกทวีคูณของมัน เช่น กิโลจูล (kJ) มากขึ้นเรื่อยๆ^{[ 35 ]}

การใช้งานที่ยังคงมีอยู่ในวิชาเคมีส่วนใหญ่เป็นเพราะพลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาในสารละลายในน้ำซึ่งแสดงในหน่วยกิโลแคลอรีต่อโมลของสารตั้งต้น มีค่าใกล้เคียงกับความเข้มข้นของสารตั้งต้นในหน่วยโมลต่อลิตรคูณด้วยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของสารละลายในหน่วยเคลวินหรือองศาเซลเซียส อย่างไรก็ตาม การประมาณค่านี้ถือว่าความจุความร้อนเชิงปริมาตรของสารละลายคือ 1 กิโลแคลอรี/( ลิตร ⋅ เคลวิน ) ซึ่งไม่ถูกต้องแม้แต่กับน้ำบริสุทธิ์^{[ 36 ]}

ดูเพิ่มเติม

[thermochemical-21] Rossini ได้กำหนด 'แคลอรีเทอร์โมเคมี' ไว้เพียง 4.1833 จูลสากล เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความไม่แน่นอนเกี่ยวกับความจุความร้อนของน้ำ ต่อมาได้มีการกำหนดนิยามใหม่เป็น 4.1840 J อย่างแม่นยำ^{[ 22 ]}

[pressure-22] ความดันบรรยากาศมาตรฐานสามารถถือได้ว่าเป็น101.325 กิโลปาสคาล

[24] ตัวเลขนี้ขึ้นอยู่กับตัวประกอบการแปลงระหว่าง "จูลสากล" และ "จูลสัมบูรณ์" (จูลสมัยใหม่, SI) โดยใช้ค่าเฉลี่ยโอห์มและโวลต์สากล (1.000 49 โอห์ม ,1.000 34 V ), ^{[ 21 ]} "จูลสากล" มีค่าประมาณ1.000 19 Jโดยใช้หน่วยโอห์มและโวลต์สากลของสหรัฐอเมริกา (1.000 495 โอห์ม1.000 330 V ) ประมาณ1.000 165 Jให้พลังงาน4.186 84และ4.186 74 Jตามลำดับ

1

2

[

[

[

6

[

[

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ a ]

[ b ]

[

[ 22 ]

[ 21 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[ 27 ]

[ 28 ]

[ 29 ]

[ 30 ]

[ 31 ]

[

33 ] บาง

[ 34 ]

[ 35 ]

[ 36 ]